中国中铁隧道股份有限公司

一隧穿南北 天山变通途

——记中铁隧道股份南疆铁路土库二线中天山隧道

亿万年前,伴随剧烈的地壳运动,逶迤起伏数的天山横亘新疆东西,成为欧亚腹地的制高点;数千年前,身负凿通西域使命,持旌使节用生命打通了丝绸之路,从此来往商旅绵延不绝;数百年前,为追寻民族的荣光和自由,土尔扈特部历尽艰辛东归祖国,在这里书写民族团结的故事。而今,在新疆吐鲁番茫茫戈壁和天山深处,一场新的传奇和史诗正在上演。

9月16日中午12时,中铁隧道股份的数百名建设者穷尽七年光阴,在“千山鸟飞绝,万径人踪灭”的生命禁区,分别在隧道进口驾驶长256米、重3600余吨的TBM,在隧道出口用钻爆施工凿通了新疆第一长的南疆铁路吐库二线控制性工程——全长22467米的中天山隧道。

从此,横亘全疆东西的天山变成了通途,南疆与北疆之间“人便其行,货畅其流”的美好夙愿变成现实,对构建“第二亚欧大陆桥”,带动沿线经济发展、促进西部大开发,加强民族团结,巩固国防,奋力落实习近平总书记在2013年9月8日访问哈萨克斯坦等中亚五国时倡导的共建“丝绸之路经济带”愿景均意义重大。

超期服役TBM再披战袍

位于新疆吐鲁番地区托克逊县与巴音郭勒蒙古自治州和硕县境内的中铁隧道集团吐库二线工程SKⅡ标中天山特长隧道全长22.467km,进口采用TBM施工,这是中国铁路建设史上运用TBM施工最长的铁路隧道。

为打好中天山隧道这一仗,公司充分汇聚优势力量,将优秀的管理、科研力量和精锐的施工队伍派上中天山战场。自1997年开始,用于中天山隧道施工的TBM在西康铁路秦岭线特长隧道和西合铁路磨沟岭隧道战功赫赫。但是从2002年磨沟岭隧道完工后,由于没有后续工程的跟进,TBM闲置了下来,转眼便是五年。

五年后,当隧道股份的建设者要重新开动这条钢铁巨龙时,德国专家对此是毅然决然的不相信:"你们想利用一堆废铁打隧道?!绝无可能!"是啊,这台TBM是上世纪90年代的产品,战功赫赫同时伤痕累累的TBM已经累计完成掘进接近10km,加之五年闲置的岁月摧残,多数部件老化严重,很多配件原厂都已不再生产。要在中天山完成全国TBM施工独头掘进最长的距离的隧道,这台老旧的TBM能行吗?外国人不相信,很多国内专家也如履薄冰。

对于中天山隧道施工中可能遇到的困难,已经陪伴这台TBM10年之久的隧道股份一直深有了解,有实力就有信心。公司领导数次带队深入施工现场,专门召开办公会,同广大工程技术人员一起研究制定各种对策和方案,为进场施工进行思想、技术、资源上的准备。

由于距TBM出厂已有10年了,很多进口配件已经淘汰、厂家不再生产,而且有些配件交货期长,不具备工厂组装调试条件,公司决定进行国产化改造整修,他们采取了替代、修复、国产化措施,上北京、下杭州、赴洛阳、访天津等专业工厂,先后共签订配件采购、委外维修加工合同数百份。

2007年10月7日,跨山岭、过隧道、穿戈壁,3600多吨、两万多个零部件的TBM部件全部安全运抵工地并开始组装。在组装过程中,建设者们每天召开例会,通报组装进度,安排当天的工作,解决存在的问题,各项工作可控。仅用半个月的时间组装完毕,通过调试证明:各项技术指标满足设计要求!

2007年11月2日中午12时,TBM掘进机步进成功,TBM掘进机顺利步进到中天山隧道预备洞掌子面,经过最后的全面调试后,TBM掘进机成功实现掘进。来自这台TBM娘家的德国维尔特公司售后服务经理尤尔根不得不被建设者的智慧和勇敢所折服。

中天山的艰辛百闻不如一见

早就听说中天山隧道修建条件十分艰苦,不过如果不是亲眼所见、亲身体会还是很难想象荒无人烟的大山深处,数百名建设者在人迹罕至茫茫戈壁历时七年的艰辛与坚守。同样对于对施工项目遍布大江南北、长城内外,素以“隧贯山河,道通天下”为己任,早已习惯“逢山开路、遇水架桥”的的建设者而言,艰苦的程度依然令人触不及防。

隧道分进口和出口相向掘进,直线距离22千米,可要开车从进口绕到出口却超过了200公里,一趟下来就是三四个小时。进出工地是没有道路的,都要穿越戈壁滩,七年的时间往来车辆无数次碾压出了总长80余公里的碎石路。

春天和秋天沙尘暴来势汹汹,遮天蔽日能见度不足五米,车行其中颠簸异常,几欲翻车;夏季酷暑难耐,大戈壁被烈日炙烤得闪闪发光,最高温度可达45度;冬日严寒异常,最低温度可达零下20度,万物冰封,与世隔绝。一年四季,大自然向建设者们轮番展示着它的严酷无情。中天山隧道拥有的“中铁隧道施工环境第一苦”的“美誉”绝非浪得虚名。

而这还只是外在的自然环境,就隧道工程建设本身而言,同样是艰苦异常。深有感受的现场工人将中天山隧道总结为高温、高湿、高地应力、富水 “三高一富”隧道。

功率高达5400千瓦的TBM每一分钟都释放出出大的热能,随着隧道每向天山深处延伸一米,隧道的通风效果都要衰减一分,洞内温度和湿度随之上升一分。到了2011年之后,隧道掌子面常年保持42度以上高温和90%以上的湿度,掌子面变成了一个巨大的桑拿房。

然而,在连续召开的两次国内高规格的专家会之后,通风问题依然未能找到有效的解决方案。面对十分紧张的工期,在看似不近人情的环境中,中铁隧道的建设者们只能迎难而上。由于出汗不止,穿着浑身湿透的工作服作业已经成为一种累赘和折磨,起不到应有的保护作用,隧道作业面清一色的汉子们于是头顶安全帽,全身赤条只穿短裤作业。

即便如此,汗液顺身而下全部集中至裆部,受汗液浸泡时间久了以后很多人下身开始红肿,遍布湿疹。工区领导看在眼里,疼在心里,工人是企业的宝贵财富,是打通中天山的主力军,一定要确保他们的施工安全,绝不能让他们流汗又流血。

工区在本来就十分狭小的作业区域紧急开辟封闭休息区,购置最好品牌和质量的大功率空调,并制定作业规定,所有工序作业,哪怕是最简单的作业至少三人一组共同开展,防止有人身体不适能及时发现。同时,对于在掌子面换刀作业的人员,一次工作时间不能超过半个小时,半个小时无论必须强制休息。

所有的政策都要向隧道掘进倾斜,电瓶车每次进洞,桶装矿泉水、各种冰镇饮料、风油精等防暑降温物品总是装的满满当当。正常环境中可达十年使用寿命的空调在隧道内不到几个月就会坏掉,两年多来光空调用坏了6台。

由于隧道最大埋深1700余米,地应力十分明显,掌子面甚至已经掘进成型的隧道受高地应力作用不断出现岩爆,大小石块毫无征兆的崩塌、掉落,落石巨大的冲击力将原本牢牢安装在刀盘上的数百公斤价值上万元甚至数万元的各类刀具直接砸落或砸坏,对现场掘进和安全威胁极大。

正常磨损导致的高温换刀早已让工人们疲惫不堪,此时处理频繁的落石换刀让工人们几近崩溃。往往第一把刀刚装上没几分钟,还没有开始掘进,瞬间又有落石将刀砸坏,不得不再次停机整修换刀。当有重达10吨甚至20吨的落石出现横亘在TBM前面时,只能安排掘进班工人钻进刀盘内,对孤石进行钻孔爆破,然后分批将碎石运出洞外。

创新之花别样芬芳

17年前的西康线秦岭线特长隧道、13年前的磨沟岭隧道等TBM施工工程,一直采用掘进全隧贯通之后,单工序再进行二次衬砌的施工。该工艺存在TBM掘进与二次衬砌单工序作业,造成工期大大延长,以及在TBM掘进完成后,为加快衬砌速度,投入大量二次衬砌台车及配套混凝土运输设备等大量物力、人力,造成成本大大增加。

因此,实现TBM掘进与衬砌同步施工成为国内隧道建设者们一直努力的目标,然而十余年过去该问题一直悬而未决,仍为TBM掘进工艺上的世界性施工难题。

斗转星移,参照以往TBM掘进平均速度指标及最高进度数据,中天山隧道在工期短、掘进距离长的条件下,实现TBM同步衬砌愈加迫切,甚至成为解决这一难题的唯一有效途径,巨大的挑战摆在了建设者的面前。

知难而不畏难,作为有着光荣历史传统和丰富施工经验的建设团队,公司决定集中技术力量攻克难关。从2007年11月10日召开第一次同步衬砌专题会开始,历经多次会议,结合现场实际激烈讨论,精心试验,反复论证,反复比选,从衬砌台车设备选型、施工组织、工序协调、运输协调等几方面入手,精心试验、反复论证,最终确定并不断优化实施性方案,并于2008年4月25日,新型模板台车安装完成并顺利移动到位,4月30日,进口工区召开二季度生产动员大会,下达5月份的衬砌计划任务。

经过半年多的精心策划和准备,“五一”劳动节当天,盼望已久的同步衬砌施工终于掀开序幕。功夫不负有心人,二次衬砌后的隧道光滑圆顺、内实外美。由此,中铁隧道不仅成功地克服TBM掘进与衬砌运输相互干扰的难题,而且保证TBM运碴、通风、高压供电、照明通讯、供水、排水各工序顺畅衔接,成功开创了TBM掘进与二次衬砌同步进行的先河。仅此一个突破,即为整条隧道施工节约一年以上工期,创造经济效益数千万元。该技术获得发明专利一项,实用新型专利一项,省部级工法一项,2012年经河南省科技厅组织专家对该成果进行鉴定,该技术达到国际领先水平。目前该施工技术已经在中铁隧道兰渝铁路西秦岭隧道、辽西引水工程、引汉济渭等长大隧道的施工中,预期经济、社会效益十分显著。

作为核心部件的TBM主驱动大齿轮圈由于长期在硬度超强的花岗岩地层中“啃硬骨头”,终于支撑不住,国外专家提出的方案是更换,然而更换需要提前在德国预定,周期长、费用高,工期至少耽搁半年时间。时间不等人,作为这台TBM的老朋友,刘宏志决定立足自身,摒弃更换设备的“换颅法”,创造性地采用“开颅法”,通过对主轴承大齿圈轮齿开仓激光焊接技术一举修复损坏的齿具,开创了TBM主轴承激光焊接技术的先河,并获得国家发明专利。

要为一线建设者树碑立传

随着隧道贯通倒计时的不断推进,项目经理刘宏志的心情愈加纠结和复杂,既有坚守七年拨开云雾见月明的喜悦,更有与朝夕相伴十五年的TBM“铁哥们”从此说再见的伤感。

一切缘始1997年,当年意气风发的刘宏志作为设备工程师亲赴连云港迎接这台从德国漂洋过海来的长256米,重3600余吨的钢铁巨龙。“引进这台设备我们中国人花了3.6亿元,这也是中国人的首台TBM”,刘宏志说,“场面极其隆重,原铁道部、铁路工程总公司等多位领导均到现场迎接,而从连云港到施工现场,全程武装押运。”

在随后的日子里,刘宏志和这位“铁哥们”一路南征北战,几乎没有分开过,从秦岭隧道到磨沟岭隧道再到如今的中天山隧道,共同见证了中国铁路建设的大发展。

如今,岁月磨砺,“铁哥们”累计掘进里程已经超过22公里,钢铁巨龙早已伤痕累累,各种性能指标已经达到极限状态,早已达到设计使用寿命,其中最为关键的主轴承数次大修、50公分厚的刀盘已经磨损的仅剩10公分,不再具备重修利用价值。

“完成中天山的掘进后,为了加快后续施工进度,这台TBM将以最快的速度被“肢解”,悄然结束它的历史使命。”说到这里,人到中年的刘宏志脸上满是伤感和无奈。是啊,亲自见证TBM的诞生,并肩战斗15载,刘宏志从一名普通的工程师走向高级管理者,如今又要亲手送别这台作出巨大贡献同时伤痕累累的“铁哥们”……

维族小伙阿里木,是托克逊县当地人,身高1.85米,很是帅气。2007年8月听说铁路工资高,通过应聘来到工区上班了。之前他在县城建筑公司当工人,多年从事机械维修,机钳、焊接技术能力不错。小伙阿里木身上很有维族同胞的豪爽、热情、聪明、朴实,交给他的任务加班加点也要干完。

机械班原来加工的全圆钢拱架总是扭曲的,在洞内TBM上安装联结螺栓对不上,严重影响掘进速度,为此挨了不少批评,但又找不到好的解决办法。阿里木看在眼里,急在心里,抱着试试的想法给找到工区经理刘宏志说想负责这项加工任务。

刘宏志很是意外阿里木会主动请缨啃骨头,很快同意他的想法,机械班由此专门成立一个加工组,任命他为加工组组长,带领几位年轻的劳务工负责各种钢结构加工工作。他认真分析问题,经过几天的观察找到了症结,接下来对弯曲机的位置进行重新安装,对拱架平台进了水平调节,对结构尺寸进行重新放样,初加工的几榀拱架一下质量好多了。经过连续不断的调试,功夫不负有心人,质量达到技术要求,他终于解决了这一技术难题。

凭着出色的工作业绩,阿里木也多次被评为“中天山之星”,还被公司评为优秀劳务工。6年多的过去了,阿里木在中天山这个大工程中得到了全面的提高,他与中铁隧道集团的工人们建立起了深厚的情谊,汉语能力提高飞快,还成了工区与本地维族老乡沟通的翻译官。问及中天山隧道结束后的打算,阿里木认真地说,“我已经和中铁隧道处出了感情,我要继续跟着中铁隧道干工程!”

6年前已经42岁的充电工胡芸初上中天山时十分落魄,拥有正式员工身份的他技术过硬却酗酒无度,他被所在项目退回了公司,内部下岗了。无奈之中在老乡的介绍下以劳务工的身份来到工地。

经了解,工区经理刘宏志发现胡芸对电瓶使用和充电管理有独特的见解和想法,刘宏志亲自找其谈话,约法三章定下了君子协定,安排其到充电组负责电瓶的充电管理,给予班长待遇,并带好其他充电工。“既然工区如此重视充电工作,我又有这个特别的技术能力,为什么不发挥自己的水平呢。机会可不多了”,胡芸深受触动,幡然醒悟。

中天山隧道是一个长大隧道,TBM独头掘进超过12公里,当时隧道掘进已经8公里,来回一趟就是16公里,将来电瓶车来回一趟最远要跑25公里以上,这在全公司范围没有先例,现有电瓶能否满足长距离的运输要求,大家都说不清楚。

胡芸却悄然积极行动了起来,他从细节入手,合理调整了硫酸的浓度,认真检查电瓶的状况,把别人认为已经报废的大量废弃电瓶重新进行了回收清理、变废为宝,重新组合调试后继续使用,严格控制充电时间,大大提高了电瓶的续航能力,以前每进一次洞要更换一次电瓶,现在则要来回跑三次才换一次电瓶。这样一来,大家的担心一下就消失无影了。

在胡芸的努力下,本来每年都要新购置电瓶进行补充,但现在不需要了,同时为了节省每天使用的蒸馏水的采购费用,他自制了蒸馏水生产器。他在工区资金十分紧张的情况下,仅此两项就节约了上百万的资金。

责任心强了,胡芸酗酒的陋习竟然慢慢戒掉了,“胡芸,晚上一起喝一杯吧”不论是以前的“酒友”还是工区领导的邀请,胡芸一律拒不答应,“我的面子都不给哦”工区经理刘宏志笑言。

到中天山的胡芸完全变了一个人,熟悉的人都说。“我要对得起企业和工区领导的帮助,是企业给了我重新证明自己的机会,我会努力珍惜的”,胡芸说道。经过刘宏志的积极推荐,去年年底,胡芸恢复了正式工的身份。

同心浇灌天山家园

很多看似平常的事情放到中天山都是令人头疼的难事。七年间,深山之中的中天山的建设者在一米一米的凿通隧道的同时,也在一步步尽力营造、改善自己的工作、生活环境,浇灌着属于建设者的自己的天山家园。工人们用隧道弃碴垫高河滩,平整硬化出大块地盘,盖起了一排排整齐有序的彩钢板房,办公区、住宿区、休闲区功能划分一应俱全。

为了美化家园,工区还专门从75公里之外买来熟土,购置树苗、花籽,在几乎寸草不生的中天山深处开辟出“中天山花园”。七年过去,当年栽下的树木已经碗口粗了,月季、菊花等常见花卉竞相盛放。

员工自发组织搞起的“开心农场”也是生机勃勃、一片葱茏,工区经理刘宏志特意让人从内地捎来荆芥种子,第一年就试种成功,如今豆角、西红柿、辣椒、茄子等产自“中天山开心农场”蔬菜每年都会丰富项目的餐桌。

上网、看电视也是一个难事,由于山高路远,常规网线接不进来,工区一次性出资6万元购买设备,每年缴纳将近7万元使用费安装了两个卫星接收站,将卫星电视信号接进了每个员工宿舍。并专门腾出一个房间建起了“中天山网吧”,虽然条件简陋,每到开放时间还是十分热闹,浏览新闻、看看电影、打打游戏,成了青年员工放松、休闲的好去处。

外出购物也令人头大,由于交通条件极为不便,从工地打车到托克逊县城来回一趟要400元钱。为解决员工外出基本需求,每月发放工资后工区都会专门安排指挥车辆进城,每个班组指派一个大家伙信得过的员工带着满满当当的托付,统一坐车去县城为大家代办购物、寄钱等事项。

“虽然能出去,但每次办完大家托付的事情腿也就快跑断了,有时候甚至自己的事情都忘记办了,”经常被员工“托付”的项目工会主席朱文君笑言。

最有特色的还数“中天山幼儿园”,由于很多员工都是在中天山恋爱、结婚,婚后夫妻二人并肩在中天山战斗,他们的爱情结晶也随之降临在中天山,七年间,中天山一共见证了52位“天山宝宝”的诞生。

为解决“天山宝宝”看护难题,使其和普通孩子一样拥有良好的学前教育,同时免除双职工父母的后顾之忧,工区专门聘请一位当过幼儿园老师的员工家属开办起了“中天山幼儿园”。“我家闺女就是“中天山幼儿园”的首批毕业生,如今已经上小学了”,土木总工邓青力说。“我女儿迪丽娜尔已经三岁了,在幼儿园学得一口流利的普通话。” 维族小伙阿里木很是骄傲。

在茫茫戈壁和沙漠之中,奇迹般地生长着“生而不死一千年,死而不倒一千年,倒而不朽一千年”,生命力极为顽强,被维族同胞亲切称为“沙漠守护神”的胡杨树。而也正是在这被喻为生命禁区的戈壁滩和深山之中,隧道股份的建设者们在极其恶劣的自然环境和施工环境中,用七年的坚守与坚持凿通了新疆第一长隧中天山隧道,他们用付出和贡献彰显出的以“攻坚克难的拼搏精神、吃苦耐劳的奉献精神、敢为人先的创新精神、乐观坚守的忠诚精神、激情协作的团队精神”为精神内核的“中天山精神”和他们的创造者不正和那一片片的胡杨林一样,默默地为祖国166万平方公里的广袤土地和2200万各族同胞的幸福、安宁做贡献吗?

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