从“零”到“专”的跨越

    本报记者  李美华  通讯员  许月霞

    10月19日，济南黄河北岸，中铁十四局房桥公司济南黄河隧道项目工地上机器轰鸣，身披彩衣的料斗正缓缓将庞大身躯挪向钢模上方，几名操作工人熟练地将混凝土灌入钢模。这标志着国内15.2米公轨合建最大直径管片正式生产。

    盾构管片是隧道的外层屏障，犹如金钟罩，密闭相接，环环相扣，为急速奔驰的列车提供安全空间。

    在江底、在湖心、在城市地下、在一个个包裹严密的空间内，一组组管片构成庞大的隧道“心脏”，中铁十四局房桥公司就是制造“心脏”的专家。

    “世界上最好的管片”的诞生

    2006年，举世瞩目的南京长江隧道开工建设，那时国内还从未有人涉足隧道管片生产领域。中铁十四局房桥公司从“零”起步，迈上了盾构管片制作的征程，在实践中积累经验、研发工艺、创新技术，成为国内管片领域的领头雁。

    南京长江隧道是当时国内最大直径隧道，管片外径14.5米。该公司不仅没有施工案例可借鉴，工装设备也没有成型成熟。“南京长江隧道工程施工，我最担心的就是管片生产。”中国工程院院士钱七虎曾这样说。根据设计方案，管片生产精度误差要控制在0.5毫米以内，对设计强度、防水等级、抗渗性、耐久性有严格要求，生产工艺复杂，质量控制标准相当高。

    “能设计出来就一定能生产出来”，管片技术负责人代洪波坚信。他带领团队从原材料选择、原材料标准、高性能混凝土配合比试验等方面入手，经过几十次的混凝土试验对比，最终确定粉煤灰和矿粉最佳掺和量，研发出高性能混凝土。而这只是管片生产的开始。

    此后，南京项目团队潜心研究适用于管片生产的仪器、工装设备，积累施工经验。他们研发了大直径管片翻转机、垂直吊具、水平吊具等具有自主知识产权的工装，并取得了发明专利。

    他们采用大型数控机床制造重型钢模，结合组模顺序、模具检测工艺，让管片精度全部控制在0.3毫米以内；通过严格管片选型、精细操控拼装机、精准螺栓扭矩控制，管片拼缝偏差全部小于1毫米。

    他们还联合西南交通大学的科技人员进行1∶1力学实验，通过模拟管片在地下的受力状态，验证管片结构及设计的合理性，保证了南京长江隧道管片抗渗、防裂、面层光洁。

    他们为南京长江隧道制出的30430块优质管片被德国专家连连称赞：“这是我见过的世界上最好的管片！”

    科技利器助力生产

    有了第一步的成功，他们乘胜追击。国内最大单管双层盾构隧道扬州瘦西湖隧道、国内第一条海底隧道厦门地铁跨海段、全球首条特高压穿越长江GIL综合管廊、京张高铁清华园隧道、京沈高铁望京隧道和北京新机场线地铁隧道等工程，陆续见证了一块块管片的诞生。10多年间，他们累计为20多项工程提供了10多万环管片。

    “科技利器助我们生产的管片畅销多个重难点工程，让我们在这个行业走得越来越顺。”该公司执行董事、总经理赵誉说。

    在京张管片生产基地，房桥公司联合相关单位研发出管片智能管理系统APP，应用在京张高铁清华园隧道2243环管片中，用大数据对管片生产进行全过程、全方位、全覆盖、全天候智能管理。

    管片智能管理系统通过平板电脑收集数据，将原材料钢筋的焊接、入模，生产过程的浇筑、蒸养、水养，以及存放、发运等信息进行集中管理，形成一个完善的数据资料库，数据汇总后，自动生成各种报表，施工人员可随时查看生产进度及原材料库存状态等。

    “中心数据服务器可实现生产流程可视化。我们可以随时查到什么时候需要对管片生产进行检测，哪批钢筋应用于哪环管片，省时省力。”京张项目部总工程师张清阳介绍。

    “系统里不仅能追踪到原材料的去向，还能显示库存，我们做采购计划就精确到天了。”物资库管员唐文佳说。

    在芜湖生产基地，他们给每一块管片都贴上了无线射频技术芯片，每块芯片都记录着管片原材料批次、施工及质检人员、工序施工、管片物流位置等信息。

    通过大数据分析，可以自动生成不同时期的产量报表、发运报表等，减少了人工填报的失误率，数据更精确。

    精益求精不停歇

    “精品与废品的差别仅在分毫之间，差一分、一厘、一毫都不行。”赵誉表示。

    中铁十四局房桥公司对制作钢筋笼、入模型、上预埋件、混凝土灌注、养护等每一个管片生产环节都非常考究。他们精心策划，聘请技术专家全程参与生产，建成了自动化生产线，实现了管片生产工厂化、自动化、智能化；自主研发了管片混凝土振动力检测系统，确保从系统上降低风动振动器非正常工作概率，提高了混凝土振动密实性；创新管片吊装方式，管片存放能力提高了4.4倍。

    他们采用封闭式集中振捣，加贴隔音层，降低了噪声污染；在拌和站旁设置水池沉淀污水；钢筋车间的大型排风扇增加了空气流通，专门的除尘设备优化职工工作环境等。

    他们在水养池中添加熟石灰，调节养护用水PH值，让成品管片光滑富有光泽；增加塌落度检测频次，细化分层浇筑和人工辅助振捣，对管片气泡数量和大小进行排查，数据追踪消灭气泡，提升成品“颜值”。

    强强联合抢占科研高地

    该公司集合科研高校资源，不断抢占盾构管片研发的前沿阵地。他们建立了盾构管片远程数据监控中心，接入成都、南京、青岛、济南等管片基地的生产情况，并与西南交通大学试验室控制中心、大盾构公司监控中心互联互通。

    视频及数据的互联共享，让他们能及时了解隧道施工情况及盾构相关试验研究情况。他们还可以对管片预制进行远程诊断，更好地服务于管片生产。

    该公司与清华大学、中铁设计咨询公司合作，试生产出全国首环隧道能源管片；与北京交通大学合作，研究不同地质下土压力、混凝土应力及钢筋应力的影响；与西南交通大学联合成立了“隧道盾构管片研发中心”，共同研究并攻克了大直径管片技术难题，合作研究小净距（相距5米之内）地铁线路管片受力干扰情况。

    他们研发的“脱轨式自动化流水生产线管片模具振动台”获得国家级实用新型专利授权，“盾构隧道混凝土管片智能化控制机组流水生产工法”在全国得到推广应用。