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硬岩“克星”助力高效环保施工

发布时间:2025-03-11阅读次数:

“丹江小三峡特大桥工期十分紧张,多亏当时果断使用了这个硬岩‘克星’。”中交二航局渑淅高速公路淅川至豫鄂省界段项目技术负责人刘宁波向前来观摩的专家介绍道。

渑淅高速公路淅川至豫鄂省界段项目位于河南省南阳市淅川县,穿越南水北调中线源头丹江口水库水源保护区、丹江湿地国家级自然保护区。其中,项目关键控制性工程——丹江小三峡特大桥不仅是国内跨径最大跨峡谷分离式混合梁斜拉桥,桥梁主塔更是位于南水北调中线工程水源地——丹江口水库库区内,周边生态敏感区多、环保要求高,对项目施工组织提出了极大要求。

“一般桥梁施工中,基岩强度多为50兆帕。”刘宁波介绍说。但当时地勘报告显示,主塔桩基岩质为中风化白云质灰岩,岩层抗压强度达到90兆帕。此外,基岩中还存在大量溶洞及裂隙与水库相通。施工过程中若发生泥浆外渗的情况,将会对水库水质和周边的生态系统造成不良影响。

建设初期,在方案制定阶段,项目团队如果使用冲击钻和回旋钻这两种传统工艺,就会在钻进、携渣过程中产生大量泥浆,泥浆通过桩孔中的裂隙渗入丹江口水库,势必会对丹江口水库水资源造成影响。如何避免这一不良影响,对桥梁绿色环保施工提出了巨大挑战。

“我们一定要牢记习近平总书记‘一泓清水永续北上’的嘱托,践行‘绿水青山就是金山银山’的理念,把生态环保放在首位。”刘宁波坚定地对项目建设提出要求。显然,冲击钻和回旋钻这两种传统工艺,与项目建设初衷背道而驰。因此,项目团队在主塔桩基施工中采用了第三种方案——旋挖钻钻孔工艺。

然而,新的难题又接踵而来。由于基岩硬度高,旋挖钻钻头磨损严重,需经常更换,每天进尺速度不到1.5米,出现施工成本高、施工效率极低且环保效果不理想的情况。

针对旋挖钻在硬岩层中成孔效率低下的情况,刘宁波立刻组织召开研讨会。会上讨论提出了两种方案,第一种采用“单体潜孔锤+旋挖组合钻进”的方式,先用潜孔锤对完整坚硬的岩石进行取芯,破坏岩石整体结构,然后采用旋挖钻机进行扩孔,提高钻进效率;第二种采用集束式潜孔锤,将若干个小直径单体潜孔锤捆绑组合在一起进行回转破岩。这两种想法都得到大部分人的支持。但钻进效率低、成本高、泥浆排放的现象依然存在。

“传统的大直径集束式潜孔锤虽然对硬岩有较好的破岩效果,但所需的风压要求高,配置的空压机数量多,成本极高,且排渣粉尘污染、施工进展缓慢的现象依然存在。”刘宁波皱着眉说道。

一次,在施工现场检查,刘宁波看到工人在木板上开圆孔时,开孔器是一个环状的刀具,工作时围绕着中心旋转,环状刀刃不断切削材料,只凿破外环部分,中心的圆形材料就会被保留下来。他马上想到,这不正是我们现在面对难题的解决方案吗?于是,他提出对集束式潜孔锤进行改进,将单体潜孔锤以环状布置,使得锤体只需凿破外环部分岩石,而中间岩芯则通过辅助装置将其推断并取出,取芯产生的碎屑通过气混水由凹槽浮流至上携渣筒,随岩芯一同排出,极大程度地避免了泥浆的产生。

大家都支持这一想法,项目团队立刻组建技术研发小组,积极与厂家研讨改造设备,并在该技术应用前对现场作业人员进行了详细的技术培训,还对现场安全隐患进行了排查。

在主塔后续桩基施工中,项目团队研发并应用了全球首台2.5米集束环状切削取芯式气动潜孔锤,并结合旋挖钻组合成孔技术,在国内外首次实现生态库区超厚硬岩桥梁大直径长桩一次性成孔,全过程清水钻进。针对传统工艺需40天成孔,这一技术创新实现了单根桩基10天成孔,对比常规旋挖钻成孔工效提升了4倍,大幅度提升施工效率的同时,更好地保护丹江口水源不受泥浆污染,最大限度保护了水库水质。

刘宁波深知,科技创新是高质量发展的关键驱动要素。“在硬岩‘克星’集束环状切削取芯式气动潜孔锤的助力下,项目提前完成了节点目标任务,不仅大大缩短了工期,还确保了绿色环保施工,并在超厚硬岩大直径长桩施工领域取得了重大突破。”刘宁波自豪地说。

在“高质量发展突破年”的征程中,中交二航局渑淅高速项目团队以刘宁波为代表,通过技术创新与环保理念的深度融合,成功破解了硬岩施工的环保与效率难题,为行业高质量发展贡献了智慧和力量。这一实践不仅彰显了企业治理能力和项目管理能力的提升,更体现了攻坚核心技术、保障安全质量环保、实现降本增效的综合成效,为实现绿色、可持续的高质量发展提供了宝贵经验。(蔡瑾瑜)

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