近日,中铁四局二公司苏锡常太湖隧道项目申请的一项专利——《一种管廊横隔板快速联动施工台车》获得德国专利商标局(DPMA)认可,这不仅是该项目获得的首个国际专利,也是整个中铁四局系统获得的首个国际专利,实现了该领域零的突破。这背后,是该项目总工程师廉云亮和团队无数个日夜辛勤攻坚,智慧和汗水的结晶。
形势紧迫,创新破局刻不容缓
作为苏锡常南部高速公路的关键控制性工程,太湖隧道工程是国内在建最长的超大断面湖底隧道,隧道主体结构为两孔一管廊,断面布置为(17.45+4.5+17.45)米,其中由中铁四局二公司负责施工的太湖隧道南泉段全长5.73公里,工期三年。工期紧、任务重、标准高,作为项目的总工程师,廉云亮刚来到项目时是喜忧参半,喜的是能够参与此项知名工程的建设,忧的是如此大体量的工程如何做好施工组织,而隧道主体结构施工开始后不久,中间管廊施工就给他的工作带来了极大的挑战。
太湖隧道中间管廊内设置排烟风道、管线夹层及安全通道,其中管线夹层设计为工字型横隔板加两翼板组合,结构形式较为复杂。由于无新型工艺可供借鉴,廉云亮一开始采用的是较为传统的盘扣支架法施工,即先在管廊内搭设4米多高的支架平台,再立木模、绑扎钢筋、浇筑混凝土。由于管廊宽仅4.5米,均高7.75米,内部操作空间逼仄,支架和模板倒运无法采用机械配合,成型支架体系底部也无法通行,而隧道内部每隔百米才有一个宽高2米的管廊孔洞可供进出,肩扛手抬的操作方式无形中浪费了大量人力和时间。廉云亮通过现场一个多月的蹲点观察发现,使用盘扣支架法,每施工10米段管廊,一般需要15名工人配合近25天,这不仅在成本上不允许,想在三年时间内完成工程施工更是天方夜谭。
尤为关键的是安全因素,由于泵车无法直接泵送混凝土到管廊内施工平台,工人们只能用小推车一车一车将混凝土运至管廊内,再通过安装在支架平台侧边的自动升降机将小推车吊至浇筑平面。升降机、小推车和混凝土的重量使得支架体系受力不均,安全风险时时刻刻都存在,廉云亮是看在眼里,急在心里,管廊内的施工每天都让他寝食难安,他觉得抓紧时间创新一种新的施工方法已经势在必行了。
精雕细刻,新型工装凸显优势
相对密闭的管廊施工本就需要万分小心,而重复繁重的支架和模板倒运工作更是让工人们身心俱疲,带着“机械化换人,智能化减人”的想法,廉云亮开始在新型工装上下功夫。在查阅大量工程实例资料后,一种模筑台车施工引起了廉云亮的注意,但在实际应用后却发现,这种单一的模筑台车虽然提高了浇筑质量和施工安全性,但如何快速进行钢筋绑扎作业仍是个难题,实际工效提升并不十分显著。能否完全脱离支架,全流程都使用台车进行流水线式施工,这并无先例可循,也充满了未知的挑战,却更激发了廉云亮的工作热情,一头扎进了台车的研究中。
白天进管廊实地盯施工,晚上理思路线上绘图纸。经过两个多月时间的潜心研究,结合太湖隧道管廊横隔板现场实际情况,廉云亮成功设计出了一种“钢筋绑扎台车+混凝土模筑台车”双台车联合作业的无间歇快速施工法。为保证台车具有足够的强度、刚度和稳定性,廉云亮经过反复试验,确定了一种优质经济的钢模,使其能安全承受顶板钢筋重量和施工中可能产生的各种荷载,具有多次重复使用不变形的优势,减少了模具的损耗。由于管廊空间狭小,钢筋绑扎台车上无法加装钢筋提拉系统,经过和工程设计单位沟通,廉云亮想到在管廊侧壁上预埋吊点利用吊绳提拉钢筋的方法,通过配备自行脱胎的钢筋绑扎胎具,大大提高了钢筋绑扎质量和效率。
考虑到台车移动的不便,廉云亮又在台车上加装了一套电机和轨道系统,工人借助远程遥控就可让台车在管廊内实现自主行走,安全性得到了可靠保证。使用双台车联合施工法,每完成10米节段,只需5名工人配合4~6天,钢筋绑扎时间不占用主线工期,工效显著提升。同时,双台车联合施工可重复使用近百次,与传统盘扣支架施工法相比大大降低了施工成本。
厚积薄发,专利申请步入快轨
宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来,技术创新的背后是研究人员夜以继日的积累。虽然工地施工任务重、日常事务性工作多,但作为项目技术负责人,廉云亮秉持着“认真干好一项工程,踏实做好几项创新”的理念,一直以来对创新研究都有一种执着的追求,能够利用创新成果优化施工组织、提高工程质量更是他的目标所向。
太湖隧道工程始建之时是当时国内在建最长最宽的湖底隧道,施工规模大,质量要求高,这于廉云亮而言既是挑战,也是机会。项目一进场,廉云亮就确立了争创品质工程的目标,带领项目技术团队静心研究图纸,针对项目特点制定高效可行的方案。随着工程逐步推进,一些施工过程中的痛点、难点也逐渐浮现,廉云亮始终致力于实践创新,积极利用新技术、新方法解决新问题,以摸着石头过河的探索精神攻关一个又一个难关。立足于工效提升、降本增效,廉云亮坚持从项目施工的实际需要出发进行创新,同时过程中注意及时总结,以提供可复制的经验。两年多来,通过廉云亮在专利领域的精耕细作,项目先后获得《一种自提式钢筋绑扎台车》《一种变形缝施工用装置》《一种钢筋骨架支撑装置以及钢筋骨架施工方法》等20余项国内实用新型专利和发明专利,而荣获国外专利的双台车联动法在管廊横隔板施工中的成功应用,也是廉云亮在长达两年时间里不断摸索设计和改良优化的结果,填补了国内同类工程施工的空白,为同类工程施工提供了有益借鉴。
“作为一名工程技术人员,最大的愿望就是能又好又快地完成建设任务,一切有利于现场施工的创新都值得我们去不懈探索和尝试。”廉云亮说道。