“一半海水,一半火焰”
湛江東海島幾億年前由火山噴發造地而成,至今仍可看到大自然遺留的火山口遺址,而它的四周又被湛藍的海水所包圍,其地理環境被人們形象地稱為“一半海水,一半火焰”。
火山巖的層層夾雜,海水的揉搓浸泡,造就了這里南高北低、起伏不平的地勢,地下依次分布著剝蝕臺地、玄武巖臺地、沖洪積洼地、砂堤砂地、海積平原等七種極其特殊復雜的地質地貌。在湛江鋼鐵12.98平方公里廠區范圍內,這七種典型的地質地貌幾乎都有,甚至一個單元工程里就會遇到不同的幾種巖土地貌,最典型的要數2250毫米熱軋工程了。這個工程設計年產熱軋鋼卷550萬噸,是國內目前產能最大、技術最先進的鋼鐵投資項目。廠房長1029.5米、寬180米,地下基礎正處于砂堤砂地、海漫灘-海積平原及玄武巖臺地交匯處。其中板加區位于玄武巖臺地,主軋線和鋼卷庫大部分位于海漫灘-海積平原,鋼卷庫東北角位于砂堤砂地。海漫灘軟土淤泥分布范圍大、厚度深、強度差,不能做地基;武巖厚薄不均勻,沉降不一樣,風化很嚴重。同時熱軋工程地下還有潛水和承壓水兩種地下水,有兩處氯離子和硫酸含量較高的腐蝕區。深基礎施工及深基坑降水難度都非常大。
承擔2250毫米熱軋工程施工的中國二十冶,至今已在國內外建成熱軋、冷軋等軋鋼生產線170多條,在業界享有“軋機之秀”的美譽,在深基礎施工中也具有領先的技術優勢,承建的寶山鋼鐵、北侖鋼鐵、珠海橫琴市政基礎、斯里蘭卡“國門第一路”等沿江沿海大型軟土深基施工項目科技成果豐碩,但像東海島這種特殊復雜的地質地貌還從未遇到過。
在樁基施工中,板加區域玄武巖層厚,還夾雜著孤石、漂石等,進樁極為困難;主軋線區域樁位密集,大部分處于粘性土中粗砂層,海相淤泥靈敏度較高,打樁擾動后其強度就會大幅下降,增加淤泥流動性,造成樁身傾斜、樁位偏移或者浮樁、斷樁等。為了啃下這塊硬骨頭,施工技術人員結合試樁結果對問題分類梳理,針對不同類型的地質情況,選擇不同的打樁設備和成孔設施,采取不同的沉樁方法及停錘標準。二十冶項目部總工程師楊勇和中冶賽迪熱軋項目總設計師胡高舉感慨地說,當時現場潛孔錘、旋挖機、攪拌樁機等十八般兵器樣樣齊全。對玄武巖臺地清障處理后爆破挖除,碎石用于圍海、護堤、鋪路,變廢為寶;還專門設計研發了潛孔錘組合引孔技術;對含粘性土中粗砂層設計研發了專門的PHC管樁沉樁方法,同時對原有樁帽進行了技術改進,上下籠口均設置了緩沖裝置,有效降低了樁頭破損率;針對浮樁現象,從施工工藝角度優化打樁順序,控制單日沉樁數量,采取螺旋鉆機取土降壓,減少擠土效應,抑制了群樁上浮。這些技術措施破解了施工難題,保證了工程進度,降低了建設成本。其技術成果《復雜地質條件下PHC管樁施工關鍵技術》通過省部級技術鑒定,達到國內領先水平。在攻堅克難過程中,確立了2項技術開發項目,申請專利16件,其中發明專利9件、授權實用新型專利7件;發表技術論文2篇,主編的湛江鋼鐵企業標準《PHC管樁施工技術措施指南》,對東海島地下樁基施工起到了指導作用。
土建基礎施工同樣難度很大,風險系數甚至更高。2250毫米熱軋設備基礎體積大,主軋線箱型基礎長496米、寬77米,加熱爐基坑長133米,寬112米,設備基礎底板厚為1.2米和1.6米兩種,側墻厚為1米和1.2米不等,均為超長、大型混凝土結構;還有旋流池、鐵皮溝、層流鐵皮坑、平整機、電纜隧道等也都屬超深基坑,最深處32米,地下連續墻深53米。復雜的地質地貌,使得深基礎開挖、加固、支護過程險情重重。
在二十冶建筑分公司項目部,大家說起當時的深基礎施工場景仍然激情難抑。湛江位于我國大陸最南端的雷州半島,顧名思義這里雷電、臺風、暴雨頻發,一年只分雨季和旱季兩個季節。為了趕在5月雨季和臺風到來之前完成底板封底,施工人員與時間展開了賽跑,主軋線和加熱爐施工區域集結了120多臺大型施工機具,打樁、土建、結構安裝全面進入立體交叉作業。被驚動的土地爺此時也開始發威。2013年12月10日,加熱爐區基礎開挖到負9米時,晚上21點突然出現管涌。項目經理陶榮江聞訊急忙趕到現場,制定方案,組織施工人員連夜搶險。項目部兩位入廠不久的大學生,找出當時的圖片介紹說,那晚他們也被專門叫到現場,進行實戰培訓,體驗了化險為夷的過程,親眼目睹了二十冶的技術實力和組織應變能力。沖渣溝開挖過程更為驚險,特別是八字口12線,左邊是一號軋機,右邊是二號軋機,如果出現塌方,整個熱軋生產線施工都將全面癱瘓。施工人員謹小慎微,穩扎穩打,步步為營,到了負14.5米處,還是出現了流沙層。形勢危急,二十冶總經理助理、湛江工程指揮部常務副指揮劉占恒緊急動員各方力量,總結以往施工經驗,采取多項綜合措施,以最小的成本、最快的速度遏制了險情。“5•28”底板封底的節點目標提前實現。
量身定制新型焦爐
2008年9月18日,湛江鋼鐵項目焦炭需求和爐型專題論證會在上海寶蓮城一號樓召開。經過四種爐型方案的參數對比和精密論證,業主、總設計和焦爐單元設計方一致認為,湛江鋼鐵必須按照340萬噸/年焦炭量進行考慮,而現成的幾種焦爐都不適合,會議確定由中冶焦耐量身定做,專門為湛江鋼鐵項目開發一版全新焦爐。
為一個企業專門開發一種新爐型,不光人力、物力、財力投人大,需要攻克的技術難題也很多,但中冶焦耐有這個底氣和實力。這家成立于1953年的國家焦化項目設計龍頭企業,60多年來共計參與了500多個大中型焦化廠200多個耐火材料廠的建設,完成了60多個城市的燃氣、環保等大量新建和改造項目,擁有專利及專利技術200余項,特別是完全自主知識產權的焦爐設計技術在世界居于領先地位。他們將湛江鋼鐵特殊爐型研制作為政治任務,列為企業技術創新的重大課題,迅速組建專家研發團隊,在大量檢索國外超大容積焦爐技術資料的基礎上,隨同業主分赴沙鋼、梅鋼、武鋼等生產一線,對這些企業在用的大型焦爐進行實地考察,了解不同型號焦爐的利弊,分析生產運行中的技術參數,結合湛江鋼鐵實際需求,揚長避短,匯集精華,拿出了新爐型的設計理念和初步方案。精明的業主又多次召開會議,對方案進行可研預審和評審,期間不放過任何細節,精益求精,嚴格苛求。譬如他們提出要參照寶鋼一期焦爐大修改造工程,高向加熱由三段改為兩段,可防止爐頂空間溫度過高。為此,中冶焦耐重新進行爐體水力計算及模擬仿真分析,調整各段開口截面的大小,進一步修改完善設計方案,最終經過近5年的不懈努力,與設備廠、焦爐機械制造商密切合作,研發制造出了4座兩段加熱的JNX2-70-2型新焦爐,煤氣處理能力達到17萬立方米每小時。
新型焦爐融合了市場超大容積焦爐的先進技術,在許多方面具有重大創新和突破,其總體技術水平、環保標準達到國內一流,國際領先水平。譬如炭化室尺寸在梅鋼7米焦爐的基礎上加寬、加長,單孔炭化室產能增大,焦爐加熱水平優化提高,焦爐爐頭采用性能更優的硅線石磚代替高鋁磚,增高了爐柱用H型鋼的高度,增加了立火道和自動測溫孔,在國內首次采用自驅型運載車和“可調式”二次除塵器等等。新爐型自動化程度高,爐體壽命長,操作安全方便,生產順行性好,環保達到世界領先水平。由于項目全部自主設計研發,免去了國外技術設備引進的談判、簽約等環節,不僅節約了大量投資,還縮短工期6個月以上。
責任編輯: 中國能源網