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建设世界首条投入商业运营的磁浮列车快线

2020/4/11 9:21:20 来源:东方网

    “2002年12月31日,中德两国总理在上海浦东新区为世界上第一条快速磁浮列车商业运行线撩开神秘面纱。从龙阳路站到浦东国际机场站30多公里路程,前来一睹磁浮快速列车风采的中外嘉宾和乘客,仅需8分钟就可体验当今世界地面高速交通系统的魅力。”

    选择上海建设磁浮示范运营线

  磁浮高速列车系统是20世纪下半叶的一项技术发明,是一种新型的有轨交通系统。运行中的磁浮列车与线路之间没有机械接触或大大避免机械接触,无接触无摩擦,因而可以比轮轨铁路更经济地达到400-550公里/小时的较高速度,且对环境的影响较小。以200公里/小时低速运行的磁浮列车基本上没有噪声,在环境保护方面比其他公共交通工具具有明显的优势。磁浮列车在路轨上运行,且按飞机的防火标准配置设施,是一种高安全度的运输工具。目前达到或接近应用水平的磁浮高速列车系统集中在德国和日本。

  由于我国迄今尚无一条真正意义上的高速客运专线,因此1999年在京沪高速铁路可行性研究论证的过程中,专家们建议先建设一段高速磁浮列车商业化运行示范线,以验证高速磁浮交通系统的可用性、经济性和安全性。此建议得到了国务院领导的关注与支持,随即在对北京、上海、深圳三个地区进行比选后,于2000年6月确定在上海建设。

  2000年6月30日,中德两国政府正式签订协议,合作开展上海市磁浮快速列车示范运营线项目可行性研究。同年8月,当时的国家计委(现发改委)批准项目建议书。上海磁浮列车示范运营线西起上海地铁2号线龙阳路车站南侧,东到浦东国际机场一期航站楼东侧。整个磁浮线路呈“∽”形,全长约33.7公里,双线折返运行,设两个车站及配套设施,设计最高时速为430公里/小时。

  该项目大体可分为车辆、控制、驱动(牵引供电)和线路(含轨道梁制作及土建工程)四个部分。其中轨道梁在德方技术转让的基础上由中方负责设计、制造,土建工程及设备安装也由中方负责;整个运行系统的设备包括车辆、控制系统、驱动系统及附属设备全部由德方按成套设备方式供货,系统调试由德方负责。

图片说明:建设中的磁浮桩基

  2001年3月1日,磁浮上海示范运营线工程正式开工建设。作为磁浮示范运营线工程建设的主力军,我们承担了制梁基地的设计建造任务,50%以上轨道梁制作、80%主线土建和龙阳路车站、维修基地等施工任务,主线系统设备全部安装任务和部分维修专用道路施工任务。在工程指挥部、政府有关部门和设计单位的指导帮助下,我们在工程项目管理中坚持管理创新、技术创新和机制创新的企业创新精神,使得工程高速优质文明安全地完成,仅用两年不到时间实现了 2002年底单线试运行的建设预期目标。

  管理创新,攻克施工技术难题

  作为国家科技部“863计划”重大高新技术项目,磁浮上海示范运营线工程施工技术难度为其他工程所无法相比。

  —是,磁浮示范运营线工程技术新。如轨道梁根据线路要求分为直线轨道梁和曲线轨道梁,其自重最轻100吨,最重达360吨。按设计要求既有达1400吨的先张法预应力,又有两次后张法预应力,且混凝土强度为C60级,其收缩、徐变性能的要求极高,生产制作的难度在国内尚无先例。轨道梁机加工含有磁浮工程的多项关键技术,每根曲梁的曲率和几何尺寸不尽相同,每加工一根曲梁都要编制一套操作程序,其技术难度和质量要求都高于一般精密机械加工的标准。又如主线8个系统设备安装工程,是国内施工单位初次接触的全新施工领域,其技术含量之高实属罕见。

  二是,磁浮示范运营线工程标准严。如轨道梁构件制作标准几何尺寸精度误差不允许超过正负2毫米,支座、连接件在X、Y、Z三个方向面上的空间位置,误差控制仅为±1毫米。两边连接件采用五轴数控机床精加工,设计允许 X、Y、Z方向精度控制在0.05 ~ 0.1毫米范围内,并保证加工后连接件的壁厚与定位销孔、螺栓孔应在连接件的中间以满足其强度要求。轨道梁吊装后精调,其梁身相对于空间曲线和线路桩位理论位置的绝对坐标公差要求控制在±0.6毫米,两根轨道梁之间定子面偏差不能超过±1毫米。

  三是,磁浮示范运营线工程时间紧。根据总进度计划,工程于2001年3月1日开工,2002年12月底开始单线试运行,2003年年底考核验收。作为主要施工单位,我们负责占地面积26万平方米、建筑总面积10万平方米的制梁基地的设计、施工和轨道梁制造工艺流程制定优化,计划工期仅8个月;主线4个标段20多公里高架土建施工加上1700多根轨道梁吊装,合同工期仅1年。

  四是,施工力量和机械设备投入量大为历史上所罕见。

  针对磁浮高新技术工程的特点、难点,我们在工程前期准备阶段,在施工技术方案制订阶段,在合同签约和管理控制阶段,在施工实施和质量安全控制阶段,在磁浮工程项目管理的各项工作中,有重点、不间断地进行管理创新。

  磁浮示范运营线工程前期,尚处于边设计、边论证、边修改、边施工阶段,业主、德方、设计和各施工单位都需要优化管理协调方式,从而提高业主、德方、设计和各施工单位相互之间沟通工作的效果。在这样的前提下,我们创造条件积极参与业主(工程指挥部)的工作,以集团总承包部为主体组建了制梁分指挥部和建筑分指挥部,承担起制梁基地设计与建造,制梁工艺流程设计与实施,轨道梁制造的技术消化、质量控制,以及主线、龙阳路车站、维修基地的管理协调工作。

  制梁基地总建筑面积达10万平方米。按计划该基地于2001年3月初开工,将在同年10月底建成为中国,也是世界上第一座大规模生产磁浮混凝土轨道梁的构件加工厂并全面投入轨道梁生产。同年9月底,整个制梁基地提前1个月建成。经上海市质监总站检查,工程质量优良率达86%,其中建筑面积4.5万平方米的浇捣车间获得了市“金钢奖”。制梁基地的提前建成,为磁浮轨道梁全面投入生产创造了条件。之后,制梁分指挥部又会同工程指挥部所属工程一部组织上海市政工程设计总院和各施工单位,进行了精密数控销铁床机加工生产线及测量系统研发、高精度可调节大型模板系统等轨道梁生产制造关键技术的攻关,负责解决了一系列技术难题。如,优化轨道梁制作方案和工艺流程;成功研制高标号低收缩徐变混凝土;解决轨道梁制作关键质量难题;确保五轴数控机床安装精度;建立先进的高精度检测系统等。确保磁浮轨道梁制作、机加工和总装达到了国际先进水平。建工集团在制梁基地设计施工和轨道梁制造中体现出来的技术水平、创新能力和管理效果,受到了工程指挥部和德国专家的充分肯定。

  2002年,磁浮示范运营线工程进入轨道梁制作、主线轨道梁吊装和主线系统设备安装的决战阶段。我们抓住关键节点加强协调,成立联合工作小组,专门负责每根轨道梁的制作机加工、运输和吊装的具体协调工作,实施“865“计划,即每天吊梁8根,机加工梁6根,制梁5根,统筹确保工期。围绕完成轨道梁吊装的主要目标,我们抓好轨道梁制作加工、轨道梁吊装和沿线系统设备安装等方面的统筹协调工作,组织协调各工程项目部,千方百计确保工期后墙不倒。2002年是磁浮示范运营线工程关键的一年,按计划要在9月底完成主线吊梁。而要达到这个计划目标,其第一个前提是轨道梁制作必须在8月底完成;第二个前提是机加工、总装必须在9月底前完成。各施工单位在工期相当紧张的情况下,采用新技术、新工艺,应用网络法、系统工程、标准化管理、定量法等现代化管理手段,采用总进度、阶段进度、周进度的三级网络控制工期进度,“事定期限,加强考核”,如期优质高效完成所承担的施工任务。

  我们承担了磁浮线路三分之二,即1712根轨道梁的吊装任务,按照平均每根梁重量180吨估算,必须在270多个工作日中,把总重量约30多万吨的巨型轨道梁吊装在墩身盖梁上。由于轨道梁两侧设有精加工过的功能件,每一根轨道梁吊装相当于吊装一台精密的设备。因此,既要确保吊装设备和人员的安全,又要保证轨道梁万无一失。轨道梁吊装施工由机施公司承担,但主线各公司土建项目部是标段施工的总承包方。为了在确保进度的同时保证安全,我们对原施工方案进行补充完善,对新产生的方案履行新的审批手续。并且针对吊梁时间紧、任务重、难度大的实际情况,首创并实施轨道梁“吊装令”的办法,即在各标段和特殊段吊梁前,由施工总承包方的公司总工程师牵头对地基处理等各项准备工作进行检查,然后签发“吊装令”。由于增强轨道梁吊装的技术管理力度,保证了安全生产。

  轨道梁制作的质量问题始终是重大问题,我们针对连接件X、Y、Z方向测量这个关键环节,帮助构件制梁厂改进轨道梁预埋件精确定位测量工艺,完善施工定位与测量工艺,改进完善构件测量队全测、建工院测量队复测、工程监理抽测的三级测量制度,保证了混凝土浇捣前的连接件位置精度。并且,加强混凝土浇捣后的复测工作,认真做好连接件的微调工作。通过制梁、机加工各生产工序细化工艺流程,确定关键过程,提高了生产效率,保证了产品质量。

  2002年3月,磁浮工程指挥部下达了“军令状”,要求4月份完成吊装轨道梁250根,如果完不成这个月度目标,就有可能实施单线吊梁的计划。单线吊梁将大大增加设备投入增加施工成本,之前在3月份,机施项目部花了九牛二虎之力才完成了180根轨道梁的吊装任务。为了确保重要节点目标实现,我们推行“军令状”专题竞赛,开展以确保节点目标、确保安全生产、确保施工质量、确保文明施工为主要内容的劳动竞赛活动。经过日夜施工,超额完成了工程指挥部下达的月吊梁250根的计划,并在9月底按期完成了全部轨道梁吊装任务。

  按期保质,迎来磁浮顺利运行

图片说明:“磁浮小姐”站在站台上迎接第一批乘客

  熟悉新技术,掌握新工艺,采用新方法,是优质高速文明安全地完成磁浮示范运营线工程施工任务的先决条件。在建设中,我们抓住科技进步的主线,建立了技术创新工作机制,做到投标技术预审方案前瞻性强、施工技术准备推陈出新和施工技术方案精益求精。从2001年3月1日磁浮示范运营线工程正式开工,至2002年12月磁浮快速列车试运行,我们组织协调各参建单位在确保质量的前提下加快施工进度,高标准、高质量、安全文明如期完成全部施工任务,取得了预期的效果。工程进度完全达到计划要求,工程质量完全达到设计标准,施工技术达到国际先进水平。

图片说明:第一批乘客在上海磁浮线龙阳路站等候开车

  2002年12月31日,中德两国总理在上海浦东新区为世界上第一条快速磁浮列车商业运行线向世界撩开神秘的面纱。一辆磁浮快速列车在高架轨道线上,以430公里的设计时速风驰电掣般地运行。从龙阳路站到浦东国际机场站30多公里路程,前来一睹磁浮快速列车风采的中外嘉宾和乘客,仅用8分钟就体验了当今世界地面高速交通系统的魅力。据不完全统计,从2002年底试运行至2007年,磁浮上海示范运营线已按照430公里时速的演示速度安全、稳定运行,载客1200万人次,没有发生过任何影响安全运行的故障,验证了常导高速磁浮技术的可用性、安全性和经济性,也证明了磁浮上海示范运营线施工较好地满足了系统运行的技术要求。

  亲历者简介

  颜克明,时任上海建工(集团)总公司磁浮项目管理部副经理,磁浮工程指挥部制梁分指挥部副总指挥,上海建工(集团)总公司总承包部副经理、建工集团磁浮项目管理部常务副经理等职。

  (本文节选自《口述上海重大工程》,中共上海市委党史研究室、中共上海市建设和交通工作委员会编,上海教育出版社2008年版)