西澳Sino铁矿项目是中国企业首次在发达国家100%投资控股的大型矿山项目,也是中冶集团EPC总承包的最大海外工程。该项目顺利建成,不仅能为中国每年输入2400万吨精铁矿,同时也能证明中国大型施工企业具备在发达国家EPC总承包工程的技术能力和管理水平。必将对未来国家战略资源的发展和中国企业参与国际建筑市场的竞争产生深远影响。

中国二十冶集团凭借出众的业绩和管理能力得到中冶集团信赖,获得了Sino项目主体工程(采矿厂、选矿厂)以及除发电厂和海水淡化厂以外的大部分公辅设施、营地、道路和桥梁的建设任务。

项目开工以来,二十冶西澳项目部根据澳洲的实际情况,结合项目特点,积极发挥主动性、创造性,组织开展了多种形式的技术创新活动,在降低项目成本的同时,也成为加快工程进度的助推器。目前,项目主线土建施工基本结束,公辅区域的土建正在施工中,钢结构和设备安装已全面展开,部分电气安装工作也已准备就绪。

寻求创新之路

Sino项目地处澳大利亚西北部的普里斯顿海角,远离乡镇地处偏远,距离最近的卡拉萨小镇也要100公里,当地人力资源不足、施工材料稀缺,施工成本远远高于国内。而国内施工人员赴澳办理工作签证的条件苛刻,很难派遣大量中方施工人员进入澳洲施工。如在本项目采用国内常规的施工技术和施工方法,无论工期、成本都无法满足本项目EPC总承包合同的要求。

面对新的环境和新的挑战,西澳项目部在比较全面的了解当地建筑市场的情况后,积极寻求项目施工组织和管理的新思路,以技术创新为支撑,改变常规的项目施工组织方式和施工方法,确定了项目模块化施工组织的总体思路,即充分利用国内良好的施工环境,成熟的制作场地,充沛的优秀技术工人和较低的材料、人工成本等优势,对钢结构和主体设备采用在国内预组装的模块化技术,形成具有一定精度和功能的模块单元后,通过大型货轮运输到澳洲现场进行就位安装。不仅可以最大限度降低现场的施工成本,减少现场工作量和大量人力资源投入的需求,缩短现场的安装工期,加快施工进度,又能充分利用国内的资源优势,走出了一条成功的技术创新之路。

技改攻克难关

项目伊始,西澳项目部在二十冶集团总工程师秦夏强的主持下,组织参建的二级单位技术人员,对项目的工艺和设备进行了详细的分析和研究,确定了大型破碎机、自磨机、球磨机、直径45米精矿浓密机、皮带机、旋流器、大型料仓等项目主体设备作为模块化研究的重点内容。尤其是自磨机和球磨机作为整体生产线的核心设备,地位十分重要,其安装精度直接决定了产品品质,安装成本和工期决定了合同的执行效果。

Sino项目由六条生产线构成,每条生产线有1台Æ7.9x13.6米的球磨机和1台Æ12.2x11.0米的自磨机,共计12台磨机。磨机规格排在世界前列,尤其是Æ12.2x11.0米的自磨机模块化组装后筒体重量1300吨,是目前世界上已建和在建的最大磨机。要将这个庞然大物在国内进行整体模块化组装,再漂洋过海运输到国外现场安装,需要解决国内组装精度、陆路运输、装船和卸船、运输变形以及如何在现场高精度高空安装就位等一系列技术难题。

由于大型矿山项目“模块化施工技术”是一种新鲜的尝试,国内没有类似的工程经验,即使在国外,由于矿山磨机体积大、重量重、安装精度要求高,也没有模块化安装的先例。面对新的挑战和技术难题,西澳项目部积极筹划、精心准备,成立了模块化课题小组进行技术攻关。针对“模块化”技术是一项系统工程,需要各个环节相互协作、相互配合的要求,多次与设计、设备、运输等各方,以及国外有模块化施工经验的专家进行技术交流,分析可能出现的各种风险,逐项解决、落实技术难题。

经多方调研、多方案比较,最终确定了磨机模块化的技术方案,并且在2009年8月通过了总承包方(中冶西澳)和业主方(中信泰富)的审核,批准实施。2009年9月磨机筒体开始国内组装,2010年1月现场磨机基础具备条件后开始提升钢结构和设备安装,2010年2月磨机筒体运抵现场后,第一台球磨机提升到安装完用时15天;自磨机具备条件后,第一台自磨机提升到安装完用时15天;2010年12月第二台自磨机和球磨机筒体运抵现场,第二台自磨机和球磨机提升到安装完共用时15天。如果采用现场筒体组装的施工工艺,单台磨机筒体组装安装工期预计在4—5个月,采用模块化的提升工艺可以缩短现场筒体时间3—4个月。根据提升设备设计及安装合同实施情况,预计12台磨机模块化现场安装成本在1340万澳元,12台磨机国内组装及其他成本共计约人民币10812万元人民币。如果采用常规现场组装安装工艺,12台磨机组装澳洲施工成本约为4165万澳元以上。不考虑节约工期创造的价值,单安装项成本可节约7550万元人民币。

磨机模块化整体提升施工技术的成功应用,不仅为业主、为项目创造了可观的经济效益,而且大大缩短了施工工期。目前项目第一条和第二条生产线的四台磨机已成功预组装、运输并安装就位,安装精度满足设备安装指导书的要求,工期和费用控制达到预期效果。二十冶西澳项目自主研制的大型工矿设备提升移动就位装置,以及大型工矿设备预先组装、提升移动就位安装新技术都已申请了国家专利。同时“特大型自磨机、球磨机模块化预组装技术;模块化包装与运输技术;模块化安装技术”分别通过了中冶集团的科技成果鉴定,达到国际领先或国际先进水平。

创新降低成本

西澳项目部的技术创新不仅体现在Sino项目主体设备模块化施工研究和实施上,也体现在项目施工过程中的方方面面,尤其是在设计的优化上,更是体现了二十冶人严谨务实的工作作风、良好的创新意识和丰富的施工经验。

Causeway堤道及其主河道的穿越施工作为Sino项目横跨海角与大陆之间河道区域的基建设施是整个项目建设中最重要的一个环节。最初设计图纸是在主河道内安装大型混凝土箱涵,其上施工道路穿越主河道。主河道的砼箱涵采用3+2的排列结构形式,即3排“门”型混凝土箱涵,中间间隔2排“一”型混凝土预制板。预计安装箱涵长度约96米,每块箱涵的预制长度为2.4米,共需“门”型砼箱涵约120块,“一”型砼预制板约80块。

西澳项目部在收到Causeway和主河道砼箱涵设计图纸之后,对现场进行了仔细的勘察和调研,并委托地勘公司对主河道及河床两侧进行了详细的地勘调查。经过评估,他们认为采用大型砼箱涵穿越主河道的设计方案需要采取钢板桩围堰施工、基坑排水、河床底部清淤换填等施工措施,再加上大型砼箱涵的吊装措施费用较高,其施工总成本应该高于桥梁结构的设计方案。尤其是澳洲政府对Sino项目主河道施工的环境审批文件中要求确保至少有2/3的河流宽度允许水流通过,即每次钢板桩围堰的范围不能超过河流宽度的1/3。也就是不能采用截断河流,一次完成全部箱涵施工的方法。这样势必造成多次打拔钢板桩围堰、排水、清淤换填的工作,施工难度将大大增加,施工进度也将十分缓慢,将无法满足项目里程碑节点的要求。

鉴于这些情况,西澳项目部并没有按部就班的按照设计图纸组织招标和施工,而是组织设计、地勘、咨询、打桩和道路施工单位重新进行设计方案论证,寻求桥梁设计方案的可行性。经过一个半月的认真调研,在施工成本、工期和风险3个方面拿出了比较准确的评估意见和评估报告。2009年6月初经过业主方和总承包方对评估报告的审核,最终确定将主河道的穿越设计由大型混凝土箱涵改为栈桥式梁板桥的桥梁结构形式。

经过2个月的设计,2009年8月7日Causeway主河道桥梁开始桩基施工;2009年11月30日完成了全部桥梁主体施工,具备通车条件;2009年12月16日完成桥梁两侧引桥板的施工。各工序的施工质量均满足设计要求。整个桥梁施工周期为136天(比原设计的大型砼箱涵分三次围堰施工的设计方案至少缩短工期180天),估算最终节约施工总成本约为1500~1800万澳元(约合0.9~1.08亿人民币)。2010年4月16日,西澳项目最大的设备——模块化预组装后的1800吨自磨机成功通过了该桥梁,由项目码头运到了选矿厂,标志着栈桥式梁板桥在Sino项目的应用取得了圆满成功。该项施工技术也于2010年6月通过中冶集团科技成果鉴定,达到国际先进水平。

Sino项目的尾矿坝(铁矿粉磁选后的剩余废料堆存场地)设计一期坝体的筑坝材料为171万立方米,其中76%废石的设计来源采用矿坑剥离石料来填筑尾矿坝坝体,并设计建设一条从矿堆最北边至一期尾矿坝坝体约6.3公里的大型石料运输道路。如果按此设计方案,不仅在降尘、石棉控制等方面面临巨大压力,同时需要穿越矿山施工区域(如皮带通廊等设施),对施工及交通安全管理方面带来很大风险,同时由于距离较远,运输成本将十分巨大。西澳项目部经过现场的详细勘查,提出就近取料的方案,并组织地勘公司对尾矿坝坝体东侧山体进行地质调查,确认该区域的石料适用于尾矿坝坝体填筑要求,该区域石料含量约200万立方,完全满足第一阶段坝体材料用量要求。成功解决了尾矿坝坝体材料的来源问题,不仅节约了建设成本,并大大加快了尾矿坝的建设速度。

类似的例子在西澳项目部的工地上还有很多:主厂房钢结构上下节柱子连接形式由焊接改为法兰连接;钢管柱内顶升混凝土改为高抛混凝土;E-house电气室底部电缆桥架立柱由落地式改为吊挂式等等。问渠哪得清如许?为有源头活水来。这些创新的新思路、新技术、新工艺、新方法处处体现出二十冶人的聪明才智和精神活力,如潺潺的溪流,最终将汇成一条奔腾的江水推动西澳项目部的各项工作稳步前进。 (中国二十冶   柏桂香)  ②