盾构机,有着“铁齿铜牙”的“机甲巨龙”,身长百米至数百米,“体重”数百吨至数千吨,月凿隧道300米左右,是大型工程穿越山河湖海的“神兵利器”。10多年前,中国盾构机市场还是进口货的天下。“洋盾构”动辄上亿元一台,遇上“傲娇”的卖家,国内买家往往花了大价钱,交货、使用、售后还要看对方“脸色”。
难道盾构机就摆脱不了进口依赖?一些中国人不信这个“邪”!10多年来,铁建重工、中铁装备等企业结合科研机构,持续攻关,在盾构机领域打了个翻身仗。如今,中国制造盾构机已占据国内约九成、全球约六成的市场,一举改变世界盾构机市场格局,还涌现出不少“盾构大师”。
中铁五局电务城通公司盾构研究所副所长李吉,就是一位“盾构大师”。今年35岁的李吉,中等身材,文质彬彬,从业13年来,他带领团队运用盾构机,以毫米级的精度从地下凿岩掘土,穿越长沙橘子洲、南京秦淮河古建筑群、沈阳青年大街……成为地下空间开发“急先锋”。
恐惧
李吉和同事们大多数时间穿梭于各种盾构机内外,检查关键部位,探讨刀盘选型配置,为机器施工和维护保养忙得不可开交。
工作之余,李吉既要带徒弟,还要教学生。在与来自贵州铁路技师学院的实习生交流时,他说:“要把课本上学习的知识与实际相结合,看完图纸要对比实物,这样才能更好操作。”
从实习生忐忑的神情里,李吉看到了13年前的自己。
2009年7月,李吉从成都理工大学控测技术与仪器专业本科毕业,入职中铁五局,被分配从事盾构施工。
在沈阳地铁2号线盾构施工现场,李吉第一次见到盾构机时,顿感有些恐惧。
“盾构机太威猛了!”李吉说,那一刻他脑子里一片空白,盾构机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体,需要掌握的知识异常复杂,自己在学校里学的东西哪里够用!
在长沙市轨道交通2号线西延线盾构现场,记者沿着长长的铁扶梯深入地下施工现场,这里到处都是安全警示标语和标志,抽烟等行为被严厉禁止,但盾构操作人员工位允许携带口香糖等耐咀嚼的零食。中铁五局电务城通公司副总经理陈世君说,这是为了缓解操作人员的紧张、疲劳、焦虑。
液压马达驱动刀盘旋转,盾构机向前推进,被切削下来的岩石和泥土充满渣土仓,经由螺旋输送机、皮带输送机、渣土箱、小火车、竖井输送至地面……这一切,会因为地层软硬差异、地层节理裂隙状况、地下水位高低、地上重要建筑物、盾构机自身状态和故障等各类复杂因素变得充满变数,轻则影响施工速度,重则出现安全风险。
李吉直言,所有“盾构人”从刷卡进入盾构施工安全通道、深入地下走上盾构操作岗位的每一刻,都是责任重于泰山,稍有差池,后果不堪设想。从业之初,恐惧心理曾一度使自己“不敢推、不敢动”。
敬畏
在世界工程机械领域,盾构机是硕大而“精巧”、强大而“娇贵”的高度复杂装备。其造价昂贵,但使用寿命却不长(一般在地下挖掘约10千米至15千米,就要更换)。效益发挥好坏,隧道工程质量高低,都很大程度上与身处第一现场的“盾构人”的水平息息相关。
李吉说,他从业之初,盾构设备以进口为主。如果出现大故障,就要请外国专家来维修,“从‘洋专家’离开国外的办公室那一刻开始计费,每小时上千元;维护保养等售后服务,还要算好时差,对着日历、资料,搞清外方人员的节假日,避开他们的休息时间安排工作日程。”
带着对“吃透”盾构和技术自主的渴望,李吉投入了勤奋的学习、实操。
他白天跟着师傅熟悉设备、揣摩操作,抱着图纸细细比对,了解盾构机结构和零部件。晚上则对着外文说明书翻词典,查资料,看图纸,加深印象。地下盾构施工现场潮湿、闷热、昏暗、枯燥、噪声轰鸣,但李吉乐在其中,经常加班。
“我的案头、床边基本上都是图纸,经常熬通宵,抱着图纸睡个囫囵觉又开始新一天的工作。”李吉说,盾构机的主要功能是掘土凿岩,他便自学钻研土木技术、岩石知识。
深夜的技术室里,同事们总能看到李吉在查阅图纸、资料。
一年见习期满,李吉记下十几本厚厚的工作笔记。又过了一年,他的运用能力、洞察能力、操作能力有了明显提高,已经能够“上手”操作盾构机,排除故障。
驾驭
作为一名“盾构人”,李吉可谓生逢其时。大量基础设施建设工程竞相上马,他得以转战南北参与一系列大型工程建设,从大连地铁、郑州地铁、南京地铁到长沙地铁,他迅速成长为企业中坚力量。
“工作13年来,最紧张的一段是2011年在大连地铁项目。”李吉回忆,那是他第一次独立操作盾构机,“压力山大”。
但这个初出茅庐的重庆娃的表现,给同事们留下深刻印象,也初步奠定了他在盾构界的“江湖地位”。
大连地铁103标盾构施工是一块硬骨头,盾构机不仅要穿越复杂地层,还要下穿地面主干道和高层建筑物。
“细心再细心,头顶就是繁华街区,不容任何失误。”李吉告诫自己。
在盾构穿越西安路旁的昌隆大厦时,隧道断面上部全部是风化岩,下部为硬岩,需要空仓排水推进,一旦排水处置不当,就可能造成大厦沉降。李吉仔细研究施工工艺,及时调整掘进参数,保证盾构机掘进姿态平稳,终于安全顺利通过。
陈世君记得,一次,“韶山二号”的螺旋输送机在检修时突发涌水险情,检修工人见势后撤,李吉带头跳入水中抢修,保护设备。“他身上那种不惧危难、奋勇向前的精气神,给我们留下深刻印象。”
亲密
13年来,李吉多次优质完成盾构机的拆装机、维修调试等工作,累计掘进完成盾构隧道22900米。丰富的操作实践,让盾构机逐渐成为李吉手中运用自如的工具。他对盾构机的情感,也从“恐惧”“敬畏”转为“驾驭”“亲密”。
盾构机关键零部件技术难关不断攻克,国产超大直径盾构机不断问世,技术加速更新迭代……国产盾构机的发展,为李吉和同行不断创造新机遇,也提出了更高要求。
“设备越来越先进,城市地下空间开发工程越来越复杂,地铁盾构施工需要解决的难题一个接一个,我们只有不断学习才能适应。”李吉说。
在南京地铁3号线,为确保在秦淮河古建筑群和繁华街道下方的盾构安全施工,李吉创新使用了钢套箱+冷冻始发技术,填补了技术空白。
在长沙地铁3号线,为了让盾构机实现多次穿越湖泊、溶洞,战胜圆砾、淤泥地层、风化岩等软硬不均地层,需多次常压换刀、带压换刀。李吉带领团队论证技术方案,大胆创新施工工艺,多次实现施工突破。
防跳道轨枕、高性能膨润土泥膜生产设备、带有强制脱轨制动装置的电瓶车、盾构施工用渣土装载装置……李吉积极组织开展有关盾构施工科研攻关,先后获得国家专利证书17项。
随着时间的推移,我国盾构机超期服役问题日益突出,保养、清洁、坚固、调整、润滑、防腐……老旧设备维修、保养面临一系列新挑战:调试中如果发现新的问题,需要再次拆解;不能直接模拟盾构机掘进过程中关键部件的实际工况,造成维修质量无法得到检验,一旦有损坏或维修不合格,会花费大量人力、物力、时间,严重影响施工效率;重复吊装和维修质量无法检验,造成时间成本、人工成本和安全风险陡增……
李吉带领团队开展攻关,研发的创新技术“基于PLC的盾构关键部位检测装置”日益成熟,目前已经获得国家专利。未来有望解决上述问题,缩短盾构设备维修时间,减少维修成本。
投身盾构事业以来,李吉获得全国首届“盾构工匠”等荣誉。2019年,国家级李吉技能大师工作室成立。如今,工作室正积极探索校企合作、产教结合的教学模式。
近年来,李吉带领团队为企业培养出不少优秀技师。“我对徒弟们提得最多的要求是勤思考、多发问,这是我从‘门外汉’成长为‘盾构工匠’的关键‘秘笈’。”李吉说。(记者苏晓洲、谭畅)