創(chuàng)新先鋒，科技先導(dǎo)

——技術(shù)中心襄陽東西軸線項目技術(shù)服務(wù)紀實

2月17日，由公司參與投資建設(shè)的襄陽市東西軸線（襄江大道）魚梁州過江隧道完成最后一節(jié)沉管安裝，技術(shù)中心技術(shù)服務(wù)組的創(chuàng)新成果為項目高質(zhì)量建設(shè)保駕護航。

襄陽東西軸線道路工程與魚梁洲段項目全長5400米，包含三段總長4389米的明挖隧道和1011米的東西兩段沉管。對于參加過港珠澳大橋建設(shè)的二航局而言，建設(shè)襄陽沉管，依然充滿挑戰(zhàn)。技術(shù)中心技術(shù)服務(wù)組迎難而上、勇?lián)厝?，以科技為先?dǎo)，用科技創(chuàng)新打破了國際壟斷、形成了多項首創(chuàng)技術(shù)和裝備，打造了首條全產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化沉管隧道，傳承了創(chuàng)新基因，也培養(yǎng)了一批科技骨干！

勇?lián)皠?chuàng)新重任”

2018年5月，技術(shù)中心接到二航局下達的襄陽沉管東西軸線道路工程魚梁段PPP項目技術(shù)服務(wù)指令，負責項目干塢基坑支護及止降水、沉管預(yù)制、沉管浮運安裝、沉管對接、基坑支護及降水施工過程監(jiān)測等重難點工程施工技術(shù)方案的編制與施工技術(shù)指導(dǎo)。

根據(jù)技術(shù)服務(wù)指令，技術(shù)中心迅速組建成立了襄陽市東西軸線道路工程魚梁洲段PPP項目技術(shù)服務(wù)項目組，由曾參與港珠澳大橋島隧工程建設(shè)的技術(shù)中心副總經(jīng)理、總工程師翟世鴻擔任項目組分管領(lǐng)導(dǎo)，并選定具有港珠澳大橋沉管舾裝設(shè)計經(jīng)驗、剛從以色列阿什杜德港項目回國的技術(shù)骨干馮先導(dǎo)擔任服務(wù)組組長，水工、巖土隧道、工程裝備、智能監(jiān)控等業(yè)務(wù)部門負責人擔任副組長，抽調(diào)各業(yè)務(wù)部門的科技創(chuàng)新精銳力量，組成了襄陽沉管項目科技攻關(guān)前場“4人組”和后場“18人組”，全面服務(wù)項目各項技術(shù)攻關(guān)需求。

襄陽東西軸線是“PPP+EPC”項目，成本、進度、安全、質(zhì)量是項目管理的四大核心，也是襄陽沉管項目提質(zhì)增效的關(guān)鍵。

2018年6月，服務(wù)組駐現(xiàn)場成員陸續(xù)到場，組建了項目技術(shù)部。進場后，馮先導(dǎo)帶領(lǐng)技術(shù)服務(wù)組對制約項目高質(zhì)量建設(shè)的技術(shù)重難點進行了全面梳理，結(jié)合項目部的科技創(chuàng)新需求，將二航局“統(tǒng)籌、集約、創(chuàng)新、高效、共享”的理念融入技術(shù)服務(wù)，提出了在項目實現(xiàn)沉管管節(jié)接頭止水帶國產(chǎn)化、整體式沉管全斷面預(yù)制技術(shù)、端封門預(yù)制裝配化、浮運安裝可視化等科技攻關(guān)計劃。

創(chuàng)新打破“國際壟斷”

GINA止水帶是沉管隧道實現(xiàn)百年壽命的核心構(gòu)件，生產(chǎn)技術(shù)只有荷蘭、日本等少數(shù)國家掌握，我國已建、在建的近20個沉管隧道接頭止水帶均采用國外技術(shù)和產(chǎn)品。該技術(shù)已成為我國國產(chǎn)化沉管隧道施工領(lǐng)域最后一個技術(shù)難題，打破國際壟斷后將提升我國沉管施工的科技競爭力！

項目部決定：依靠技術(shù)中心服務(wù)團隊和專業(yè)廠家“吃螃蟹”，聯(lián)合株洲時代新材料公司攻克GINA止水帶“卡脖子”技術(shù)，推動止水帶國產(chǎn)化。

項目有需求，服務(wù)組有行動。根據(jù)項目需要，服務(wù)組成員分頭行動，先后走訪了多位業(yè)內(nèi)專家，調(diào)研了多家設(shè)計院、橡膠生產(chǎn)廠，多方聽取意見，最終推薦此前與二航局聯(lián)手研發(fā)出新型國產(chǎn)止水帶，且在港珠澳大橋建設(shè)沉管隧道時試驗一年多的株洲時代新材料公司，作為止水帶生產(chǎn)廠，聯(lián)合項目部、公規(guī)院、株洲時代組成科研團隊。

經(jīng)過近2年的研究，止水帶選型設(shè)計、產(chǎn)品試驗驗證、批量生產(chǎn)制造、硫化工藝改進等一系列技術(shù)難題得以攻克。經(jīng)試驗證實，該止水帶性能均達到或超過國際相關(guān)標準。經(jīng)專家認定，國產(chǎn)GINA止水帶滿足設(shè)計要求，部分指標優(yōu)于同類進口產(chǎn)品。

2020年，全球爆發(fā)新冠肺炎疫情。正當國外企業(yè)處于“停工保命”時期，株洲時代已將7條國產(chǎn)GINA止水從湖南株洲運到了現(xiàn)場。

“進口止水帶的生產(chǎn)周期一般是6個月，運輸需要1個月，國內(nèi)清關(guān)還需要時間，且不可控。我們的到貨期正值國外疫情爆發(fā)期，如果不是國產(chǎn)化，這將成為延誤工期的致命因素。”項目負責人孫曉偉說。

2020年7月14日，首條國產(chǎn)GINA止水完成了“國產(chǎn)化”使命，順利安裝成功。現(xiàn)場實踐證明，國產(chǎn)止水帶“滴水不漏”，所有性能全部達到歐洲標準，部分指標甚至超過歐洲標準，且價格低于國外。

匠心成就“國際首創(chuàng)”

在科技創(chuàng)新創(chuàng)新道路上，服務(wù)組成員個個匠心別致、兢兢業(yè)業(yè)。為了將進場初期確定的工作規(guī)劃變?yōu)楝F(xiàn)實，服務(wù)組根據(jù)成員專業(yè)特點，成立了4個技術(shù)攻關(guān)小組，分別由服務(wù)組副組長擔任小組長，領(lǐng)銜開展專項攻關(guān)。

——首創(chuàng)無焊接裝配式端封門

沉管端封門是實現(xiàn)沉管浮運安裝封閉阻水的臨時輔助安裝設(shè)施，對結(jié)構(gòu)的抗壓及抗?jié)B性能要求極高。傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)端封門能夠滿足工藝要求，后期拆卸困難且不能循環(huán)使用，對資源是一種浪費。

順著循環(huán)、高效、簡易的思路，馮先導(dǎo)借鑒港珠澳大橋整體式端封門技術(shù)，根據(jù)“楔形”塊安裝原理，首次創(chuàng)造性地提出了裝配式端封門施工工藝，取消鋼梁、外側(cè)牛腿等構(gòu)件，直接由鋼支座、止水橡膠帶、鋼封面組成封門結(jié)構(gòu)，這一想法與項目部綠色環(huán)保的建設(shè)理念不謀而合。

為確?！包c子”落地，馮先導(dǎo)發(fā)動技術(shù)中心水工環(huán)保技術(shù)部，以部門副總工黃睿奕牽頭設(shè)計，與項目部前場同事開展密切溝通，圍繞裝配式端封門結(jié)構(gòu)數(shù)值仿真模擬、封門橡膠止水模型試驗、端封門定位安裝與拆除、高水頭作用下裝配式端封門止水、端封門應(yīng)力變形監(jiān)控等關(guān)鍵技術(shù)，開展了大量研究，在國內(nèi)外率先形成《用于沉管裝配式端封門的安裝方法》，并獲得國家發(fā)明專利，研究成果直接用于指導(dǎo)項目實踐，不僅達到了安裝精度，減少了焊接量，簡化了安拆過程，提高了安裝工效，實現(xiàn)了封門結(jié)構(gòu)材料的循環(huán)利用。

——首創(chuàng)柔性水袋壓載水系統(tǒng)

“沉管壓載水系統(tǒng)是管節(jié)安裝作業(yè)不可或缺的內(nèi)容，目前的普遍做法是采用壓載水箱，通過向水箱加水或排水來實現(xiàn)管節(jié)沉放。按照項目的工期要求，制作、安裝、拆卸水箱需要時間，而且對工人手藝要求高。大家有其他建議可以提……”

“可以把水袋原理用到這里……”一次小組討論會上，技術(shù)中心工程裝備技術(shù)部華曉濤提出了自己的想法。

在這個充分民主的集體里，每一個創(chuàng)新想法都會被重視，馮先導(dǎo)對這個建議做了詳細記錄。思慮許久，他與孫曉偉提及了這個想法。

接下來的5個多月，服務(wù)組圍繞“是否可行”“如何實現(xiàn)”“能否優(yōu)化”等三方面問題開展研究，廣泛調(diào)研了現(xiàn)有壓載水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，研究了水袋結(jié)構(gòu)材質(zhì)及裝水可靠性和沉管隧道水袋壓載水管路系統(tǒng)，從水袋可重復(fù)利用的角度出發(fā)，根據(jù)沉放浮力要求，確定水袋的最經(jīng)濟尺寸；結(jié)合平地試驗和斜坡試驗，確定采用PVC+編織布+外網(wǎng)三層為水袋結(jié)構(gòu)材質(zhì)、繩帶為水袋固定措施；采用模塊化思想，確定管路、閥門的規(guī)格參數(shù)……通過一系列研究，形成了《用于沉管沉放的水袋壓載水系統(tǒng)》《一種沉管水袋壓載水自動控制系統(tǒng)及方法》。

“水袋壓載水系統(tǒng)就像魚鰾，魚鰾是通過充氣和放氣來調(diào)節(jié)魚的比重，水袋壓載水系統(tǒng)則是通過充水和放水來調(diào)整沉管的比重，來實現(xiàn)沉管的上浮和下沉。”技術(shù)中心水工環(huán)保技術(shù)部總工、技術(shù)服務(wù)組成員仇正中表示。 

使用過程中，服務(wù)組全程跟蹤，緊盯壓載水袋生產(chǎn)、出廠耐壓檢測、現(xiàn)場裝水可靠性測試、管節(jié)內(nèi)部部署、壓載水系統(tǒng)施工管理系統(tǒng)平臺開發(fā)及管理等每一個環(huán)節(jié)，利用12個月時間，完成了水袋壓載水系統(tǒng)施工技術(shù)研究、產(chǎn)品生產(chǎn)及現(xiàn)場應(yīng)用準備，為項目按期建設(shè)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

通過水袋壓載水系統(tǒng)的應(yīng)用，沉管沉放的安全性和可靠性大幅提升，服務(wù)組研究成果獲得2項發(fā)明專利和1項實用新型專利。

——首創(chuàng)高精度浮式整平船

“地基處理是整個沉管隧道工程的基礎(chǔ)，也是最重要、最復(fù)雜的工序之一，必須做到萬無一失。”馮先導(dǎo)說。為避免沉管基礎(chǔ)局部高點，確保底板受力均勻，底板與地基之間設(shè)高精度整平的基礎(chǔ)墊層作為基床，需要使用整平精度較高的專用船舶進行施工。

為防止整平設(shè)備受不良水域情況影響，傳統(tǒng)的整平設(shè)備一般采用帶有四個樁腿的平臺型式，但每次移位需要先收起樁腿再重新定位，嚴重降低了整平設(shè)備施工的效率，浮式高精度沉管基床整平船的建造工作便提上了日程。

襄陽沉管隧道施工地處漢江，船舶通航受上下游船閘限制，船寬不能超過22米、船高不能超過10米，這些限制因素使得這艘整平船的建造過程并不輕松。

整平船的高度限制是設(shè)計過程中首先考慮的問題。為了實現(xiàn)水下碎石基床整平，整平船上通常會安裝一個將石料從船上輸送到河底的拋石管，而襄陽沉管施工水域深26米，意味著拋石管的長度必須大于26米才行。如果直接將拋石管豎立在船上勢必會增加整個船體的高度，船就無法通過內(nèi)河船閘。

此時，整平船總體負責人楊秀禮想起了“扛竹竿進城”的寓言故事，“我們可不可以增加一個旋轉(zhuǎn)裝置，以自由旋轉(zhuǎn)拋石管，施工時保持垂直，航行時保持水平？”受此啟發(fā)，整平船研發(fā)人員在船上設(shè)計了一個旋轉(zhuǎn)裝置。該旋轉(zhuǎn)裝置采用液壓馬達驅(qū)動，整平試驗時將拋石管旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)成豎直狀態(tài)，船舶航行時將拋石管旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)成水平狀態(tài)。這一設(shè)計成功解決了整平船的高度問題，使船體可自由通過國內(nèi)大部分內(nèi)河船閘。

在起伏水面上的高精度施工定位是水上船舶施工所面臨的極大難題，為了不讓整平船隨波逐流，適應(yīng)高精度的基床整平要求，并加快施工效率，高精度浮式整平船在錨泊和定位系統(tǒng)上花足了功夫。該船開創(chuàng)性采用了自動錨泊一鍵式定位設(shè)計，通過在船的四個角上設(shè)置四臺錨機，錨機的錨纜分別連接在河里的錨樁上，通過錨纜的收縮實現(xiàn)船舶的移動。同時，船體采用了自適應(yīng)控制，可一鍵控制四臺錨機自動進行收放纜繩，現(xiàn)場只需要一人就可以實現(xiàn)整平船拋石過程中船位的自動移位及精確定位。

經(jīng)過現(xiàn)場應(yīng)用，浮式高精度沉管基床整平船可將整平精度誤差控制在4厘米，船舶每次短距離移位精度控制在10厘米內(nèi)，移位時間控制在3分鐘內(nèi)。這艘“鋼鐵之軀”充分體現(xiàn)了內(nèi)河沉管隧道的技術(shù)創(chuàng)新與施工裝備的升級發(fā)展。

——首創(chuàng)沉管浮運安裝智能監(jiān)控系統(tǒng)

沉管在出塢、浮運過程中都漂浮在水面上，要完成技術(shù)難度極大的水下精確調(diào)位、精確對接，確保管節(jié)在整個施工中的位置定位、姿態(tài)和結(jié)構(gòu)受力安全，是項目的重難點。

“我們可以嘗試一下技術(shù)嫁接，用橋梁施工監(jiān)控技術(shù)為沉管出塢、浮運和安裝全過程提供技術(shù)保障！”技術(shù)中心副總經(jīng)理黃燦提議。

橋梁施工監(jiān)控是技術(shù)中心的拿手技能，但沉管施工監(jiān)控，還是第一次接觸。最開始，整個研發(fā)團隊疑慮重重，不知所措。

只有想不到，沒有辦不到。技術(shù)中心團隊從不缺乏攻堅克難的勇氣和毅力。

按照提議，服務(wù)組聯(lián)系技術(shù)中心智能監(jiān)控技術(shù)部，立即成立襄陽沉管智能監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)小組，組織召開了多次頭腦風暴會議。會議圍繞如何將熟悉的無線采集組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到沉管施工領(lǐng)域，如何詳盡分析每個施工環(huán)節(jié)與工序，如何針對重點控制參數(shù)設(shè)計科學(xué)合理的測點布置方案，如何進行軟件系統(tǒng)各個模塊需求分析等進行熱烈討論。經(jīng)過幾番討論，服務(wù)組集思廣益、獻計獻策，形成了一套符合項目需求的研發(fā)方案——“沉井施工全過程信息監(jiān)控系統(tǒng)”。

方案一經(jīng)制定，小組成員紛紛行動起來。現(xiàn)場實施過程中，研發(fā)團隊也遇到了很多難題。

比如：沉管管節(jié)運輸出塢時，萬一與塢門碰撞怎么辦？研發(fā)人員李浩從倒車雷達中得到了啟發(fā)，提出將激光測距設(shè)備安裝在塢門兩側(cè)，實時監(jiān)測管節(jié)與塢門之間的距離，為安全出塢提供有效預(yù)警信息。

再比如：沉管管節(jié)端封門的變形該如何監(jiān)測？經(jīng)過團隊分析發(fā)現(xiàn)，端封門的變形分為整體變形和局部變形兩部分，通過在端封門四角安裝位移計，監(jiān)測其整體變形；同時在端封門變形最大的中部安裝應(yīng)變傳感器，通過應(yīng)變反算其局部變形，就能實時監(jiān)測總變形量。

這時又有新的問題，沉管內(nèi)部沒有無線通信信號，數(shù)據(jù)無法傳出來。研發(fā)人員朱浩從附近的手機信號塔得到了靈感，提出在沉井上架設(shè)信號塔，先用防水電纜，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫盘査系牟杉纠锩?，再無線上傳云端服務(wù)器，完美解決了數(shù)據(jù)傳輸問題。

整個監(jiān)控方案涉及十多種監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)采集，如何才能把各類雜亂無章的監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)一到一個平臺進行直觀展示？經(jīng)過軟件團隊對數(shù)據(jù)的梳理，開發(fā)設(shè)計的“三維模型+場景切換”平臺展示方案全面解決了這一大難題。

就這樣，服務(wù)組迎難而上，通過一系列研發(fā)和試驗測試，難題一個接一個被攻克，整個系統(tǒng)研發(fā)順利完成。

2021年2月9日，東汊沉管編號E6管節(jié)順利出塢，沿著既定線路浮運到預(yù)定位置，精準完成了水下對接與拉合安裝。研究成果終于等來了大顯身手的時刻，沉管施工全過程信息監(jiān)控系統(tǒng)對管節(jié)浮運安裝全過程進行了有效監(jiān)測和預(yù)警，通過數(shù)據(jù)實時處理分析管節(jié)即時狀態(tài)，以數(shù)據(jù)驅(qū)動數(shù)字化模型，直觀展示沉管施工情況，為施工管理提供了科學(xué)的依據(jù)，在提高施工效率的同時實現(xiàn)了智能化監(jiān)控。

在襄陽沉管，服務(wù)組通過高精度自動采集網(wǎng)絡(luò)與多種傳感器、水下拉合千斤頂、壓載水控制系統(tǒng)等設(shè)備進行云端互聯(lián)，自動采集施工監(jiān)控數(shù)據(jù)進行實時分析處理，采用三維虛擬仿真界面展示管節(jié)實時狀態(tài)，并集成了智能輔助決策算法，向管理人員發(fā)送預(yù)警信息和控制指令，為沉管裝上“神經(jīng)元”和“千里眼”。

“你們這幫年輕人在創(chuàng)造奇跡，在這里看到了港珠澳大橋精神……”中國工程院院士、中交集團總工程師、港珠澳大橋島隧工程項目總經(jīng)理部總經(jīng)理林鳴到襄陽沉管進行現(xiàn)場考察時評價。

傳承“創(chuàng)新基因”

創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的源動力。服務(wù)組深入貫徹“人才是第一資源，創(chuàng)新是第一動力”的要求，用行動感染帶動項目技術(shù)人員關(guān)心創(chuàng)新、關(guān)注創(chuàng)新、參與創(chuàng)新。

三年來，服務(wù)組充分發(fā)揮成員在軟件應(yīng)用、計算分析、設(shè)計優(yōu)化等方面的特長，通過舉辦講座、召開學(xué)習交流會等方式，不斷強化項目部技術(shù)人員創(chuàng)新意識，積極營造“想創(chuàng)新、敢創(chuàng)新、會創(chuàng)新”的創(chuàng)新文化與學(xué)習氛圍，先后為項目部開展技術(shù)交流培訓(xùn)近20次；組織開展專項方案研討，完成近20項危大方案編寫，引領(lǐng)項目技術(shù)人員的創(chuàng)新思維。

馮先導(dǎo)作為港珠澳大橋項目的參建者和中交集團深水基礎(chǔ)“黨員示范崗”負責人，他把港珠澳大橋“逢山開路、遇水架橋的奮斗精神”“吃苦耐勞、自信敢為、創(chuàng)新發(fā)展、堅持到底的果敢剛毅”帶到了襄陽沉管項目，激勵著自己，影響著他人，每逢沉管下沉關(guān)鍵節(jié)點，必定前往項目支持，確保沉管萬無一失的精準著床對接，帶動著提升項目技術(shù)創(chuàng)新水平，成為二航局青年科技人才成長典范，走上了技術(shù)中心領(lǐng)導(dǎo)崗位。

仇正中伴隨著襄陽沉管一起成長，長期扎根項目一線，承擔了項目部專項施工方案編寫工作，在項目部，他充分發(fā)揮軟件應(yīng)用和計算分析專長，不僅注重自身知識更新，更積極帶動技術(shù)團隊學(xué)習提升，項目部技術(shù)人員的結(jié)構(gòu)計算、方案編制水平明顯提升。

王聰完成以色列阿什杜德項目的技術(shù)服務(wù)任務(wù)后，就趕赴襄陽東西軸線項目，從開工就進場，始終扎根項目一線，在技術(shù)崗位上耕耘奉獻，成長為中交集團“優(yōu)秀共產(chǎn)黨員”。

服務(wù)組成員積極融入項目團隊，積極開展“導(dǎo)師帶徒”，先后為項目部培養(yǎng)10名技術(shù)骨干，在年度導(dǎo)師帶徒評比中名列前茅，部分已走上項目部重要崗位。

在服務(wù)組的影響帶動下，項目創(chuàng)新氛圍日漸濃厚，依托技術(shù)中心“前場+后場”的科技攻關(guān)模式，在科研院士、行業(yè)專家的大力支持下，形成了多項首創(chuàng)成果，以服務(wù)組成員為班底的孫曉偉創(chuàng)新工作室創(chuàng)新貢獻突出，被評為襄陽市勞模創(chuàng)新工作室。

 

撰稿人：駱釗

審稿人：羅紅梅、馮先導(dǎo)