55人如何在30多度的“暴雨”中挖隧道?全靠这个“变形金刚”

2019年11月30日 23:31

  200多人减到55人!如何在30多度的“暴雨”中挖隧道?全靠这个“变形金刚”→

  神农架是我国中部面积最大的原始森林,这里千峰林立,万壑幽深。如今,在这片神奇的土地上,正在修建一条高速铁路——郑万高铁。

  由于神农架地质复杂,施工难度极高,郑万高铁被誉为世界高铁领域难度最大、风险最高的铁路,单靠技术工人,很难成功穿越这里的山川沟谷。

  可如今,在神农架林区的隧道挖掘中,中国的建设者们用上了像“变形金刚”一样的大型工程机械,堪称隧道施工的豪华科技阵容。

  郑万高铁湖北段首次使用全机械化覆盖施工 施工人员至少缩减2/3

湖北神农架林区

  湖北省西部的神农架林区,山川交错、云雾缭绕,美景着实令人神往,但山路陡峭曲折,一条6米的双向两车道是这里唯一的“交通动脉”。

  如今,郑万高铁湖北段正从崇山峻岭旁经过,未来的复兴号将从郑州出发,经过神农架地区,到达重庆。郑万铁路98%都是桥梁隧道,而这段路上最关键的,也正是经过神农架林区的四隧三桥。

神农架林区隧道

  神农架林区的新华隧道,是郑万铁路湖北段上最长的一个隧道,总长度超过18公里。在过去的两年多时间里,岩爆已经成为新华隧道出口每天都会发生的常态。

  岩爆的时候,掉落的岩石就像子弹,毫无规律地在洞内弹射,不是机器受损,就是工人受伤。因此,只能等待岩爆结束才能正常施工。一旦岩爆,至少6、7个小时无法施工,而最长的一次等了12个小时,一天连1米都推进不了。

岩爆

  而在新华隧道出口的另一段,工人们则是每天在30多度的高温下施工。由于隧道开挖长度大,最大埋深1000多米,现在属于爬坡阶段,在穿越埋深较大的区域时,隧道内温度逐渐升高,工人们只能靠从外面运进来的冰块解暑,而冰块不到6、7个小时就会化掉。

  工作半小时左右,工人们的衣服就已经完全湿透,只能聚在冰块旁吃雪糕降温,而且随着隧道的不断掘进,温度还会继续升高。

工人们靠冰块降温

  山高谷深、峡谷众多,在神农架地区挖隧道,面临的挑战还不止岩爆和高温。神农架地区可溶岩地质占的比例大,隧道内涌水、突水的情况时有发生。

  从今年2月份开始到现在,甘家山隧道的涌水就没停过,平均一天就能涌出大约4个标准游泳池的水,而这样的涌水量,半年时间就能填满一个西湖。甘家山隧道的工人可以说是24小时带水作业,就像在暴雨天工作一样。

甘家山隧道

  岩溶、滑坡、穿越富水层等不良地质,几乎每天都在挑战地下施工的新难度。如何更安全、更快地修建隧道成为亟待解决的问题。

  “豪车”队长姜银周带领他管理的总价1.4亿的115台“豪车”在其中发挥了重大作用。姜银周是中铁一局郑万高铁湖北段一分部机电部长,他管理的这些“豪车”各个都是挖隧道的能手。有了这些豪华配置以后,施工队由以前200位作业工人减到了现在的55人,不到以前的1/3。

  比如,以前开挖隧道,25个人同时干,干一天也顶多只能往前打2、3米,而且烟尘、噪音很大。而这次开挖新华隧道,只有两台全电脑三臂凿岩台车,工作人员总共才6个人。

  凿岩台车上装了3D扫描仪,机器一扫,电脑上就会根据扫描数据,自动确定凿岩位置,精确性大大提升,掘进速度更是提高了一倍以上。

全电脑三臂凿岩台车

  姜银周说,全电脑三臂凿岩台车不仅是在郑万高铁,在全国隧道建设中,都是破天荒第一次使用。凿岩台车从开挖到结束,前没有出现任何烟尘。

  为了不干扰神农架林区的动物,他们规定隧道内施工的噪音标准是80分贝。由于凿岩台车用电施工,因此隧道里噪音、废气排放可以说是零污染。

  拱架是隧道施工中起到支护作用的设备,只能通过肩挑人扛才能送上十几米高的地方立架安装,至少需要十几个人才能安装完成。

  如今,新华隧道用上了拱架安装机,每台机器配备3-4名操作员,通过遥控机械臂抓取钢拱架,在空中进行拱架的拼接,并放到指定位置,焊接后,就可以正常使用。

拱架安装机

  郑万高铁湖北段首次使用全机械化覆盖施工,工程施工的每个阶段都已经基本以机械为主。

  铁建重工打造国内首台智能化凿岩台车 隧道无人化有望实现!

  郑万高铁湖北段的全电脑三臂凿岩台车、配套的湿喷机械手、拱架安装机、自行式液压仰拱栈桥等“豪华阵容”的机械设备种类达十余种,数量之多、规模之大、价值之高在国内隧道建设中都是前所未有的。这样的超级装备都是来自一个地方。

铁建重工园区

  在铁建重工第二园区,记者看到了国内首台智能化凿岩台车,这是由中国铁建重工集团特种装备研究设计院院长张海涛和他的团队研发的。

  虽然他们认为这是世界上最先进的凿岩台车,但是他们还想让凿岩台车更加强大,未来能完全实现无人操作。这样一来,当地质条件发生变化,一旦出现突泥、涌水、岩爆等突发状况,驾驶室里的操作人员能完全规避风险。

张海涛和秦念稳团队

  现在,无人驾驶凿岩台车的研发团队带头人是85后的秦念稳,中国铁建重工集团智能技术研究设计院院长。今年32岁的他竟是院里年纪最大的,而设计院里最年轻的研究员也只有22岁。正是这个1500人的大型年轻团队,承担着各种最前沿的隧道桥梁机械的设计研发,不只是无人驾驶凿岩台车,现在他们每周都有新的突破。

  比如湿喷机械手,秦念稳团队正在研究如何彻底让机器完成全程自动喷射。

湿喷机械手

  还有3D扫描仪,主要是用于隧道轮廓的扫描和评估隧道施工的质量,为后面智能喷射提供数据,相当于隧道的眼睛。

3D扫描仪成像画面

  除了机械设备智能化,秦念稳和他的团队还开发出了一套隧道装备大数据交互系统,在监控中心就能实时看到隧道内的装备情况和施工情况。

监控画面

  郑万高铁湖北段的施工还在继续,全线预计2021年完成施工,2022年通车。

  半小时观察:

  在世界各国隧道总长度排行榜上,从2011年开始,中国就已经连续8年排名世界第一。

  走进郑万铁路的隧道建设,我们看到的是中国研发制造的工程机械军团,看到的是完全颠覆的工程建设技术。说起基础建设的“中国速度”,我们今天拼的是技术,拼的是创新,拼的是人工智能的实际应用。

  “中国速度”的背后,不仅是铁路建设技术的进步,更是中国制造的又一次转型升级。

  隧道挖掘走向无人时代!