中國中鐵澤被萬物,水潤民生。從大禹治水的上古傳說,到都江堰的開創智慧,治水之魂自古便深植華夏基因,中華民族以水為筆,在神州大地書寫了波瀾壯闊的文明長卷。近年來,我國水利建設全面提速,一系列改革舉措陸續出臺,新時代的水利建設正續寫著新的傳奇。
在水利工程的宏大體系中,
抽水蓄能 作為一種清潔、高效的儲能方式,既是保障電力系統安全穩定運行的 “穩定器”,也是推動能源結構轉型的 “調節器”。過去,受限于抽水蓄能電站
地下洞室規模大、隧洞繁多
的特殊性,主要采用鉆爆法施工,施工效率低、安全風險高、作業環境差,對相鄰工程干擾大。
如何提高抽蓄電站機械化施工水平、加快電站建設進度、縮短建設周期,成為亟待解決的問題。
▲我國首個使用TBM工法建設的抽水蓄能電站——文登抽水蓄能電站
作為地下工程裝備領域的“國家隊”,
自2019年起,中鐵工業 各類型隧道掘進機在全國各大抽蓄工程中“大顯身手”,以高效掘進、精準施工的硬核表現,為推動抽水蓄能電站建設作
出積極貢獻。破解超小轉彎半徑難題
開啟抽蓄掘進新紀元▲世界首臺小斷面超小轉彎半徑TBM“文登號”
2019年,中鐵工業旗下中鐵裝備承擔山東文登抽水蓄能電站小直徑TBM研發任務,同年9月,全球首臺緊湊型超小轉彎半徑硬巖TBM“文登號”下線,并于次年9月完成施工任務,
標志著國產TBM技術首次應用于抽水蓄能工程,填補了行業空白
。自此,抽蓄電站洞室設計標準化、線路優化、行規、定額以及多場景TBM研究逐漸成為趨勢。
超小轉彎半徑TBM如同“會拐彎的鋼鐵蚯蚓”,以“小半徑、大能量”突破復雜地質建設瓶頸,在狹窄山體內靈活轉向(最小轉彎半徑僅30米),最大限度解決了抽水蓄能電站小洞室施工難、風險高、進度慢等問題,降低了施工安全風險,提升了工藝質量,保障了開挖進度,改善了施工環境,
開挖速度通常為鉆爆法5倍左右。
▲世界首臺大直徑超小轉彎半徑TBM“撫寧號” 從“文登號”成功破局開始,再到“吉光號”“洛寧號”“撫寧號”等一系列“會拐彎”的TBM成功應用,創新成果已在河南洛寧、河北撫寧、廣西南寧、浙江縉云等全國36個重大抽蓄工程中實現應用,全面覆蓋
自流排水洞、排水廊道、交通洞、通風洞、勘探平硐
等抽水蓄能電站地下平洞工程,顯著提高地下洞室工程本質安全水平和實體質量,真正實現“機械化換人,自動化提效”。
攻堅大傾角斜井實現引水隧洞新突破 抽蓄電站由上水庫、下水庫、輸水道、廠房及開關站等部分組成,其中,上下水庫之間引水斜井是抽水蓄能電站的“咽喉”,承擔著上下水庫間數萬噸水能的高效輸轉核心使命。
▲國內首臺大直徑大傾角斜井TBM"永寧號”
2022年8月,研制的國內首臺大傾角大直徑斜井硬巖掘進機“永寧號”正式下線,應用于洛寧抽水蓄能電站兩條引水斜井。“永寧號”作為填補我國大傾角斜井施工領域技術空白的“國之重器”,攻克了大傾角防溜車、材料運輸等世界級難題。
2024年9月,“永寧號”TBM在河南洛寧抽蓄電站2號引水斜井精準貫通,實現洛寧抽蓄兩條“咽喉”隧洞全線貫通。施工期間,
“永寧號”TBM不斷“爬”出新速度,創下了日進尺22.75米、月進尺331.065米的國內新紀錄
,更將傳統引水上斜井、中平洞和下斜井的三級結構優化為一級斜井方案,開創了國內抽水蓄能電站建井新模式。
“永寧號”圓滿完成任務,不僅打破了傳統鉆爆法施工的壁壘,也為后續TBM在復雜的大傾角環境中施工提供了重要的借鑒意義,將進一步推動國內抽水蓄能電站建設的機械化施工進程。
創新豎井施工新模式從單一工程到多領域邁進
▲國內首臺可變徑豎井擴孔掘進機“逐夢號”
2025年2月,自主研發的國內首臺可變徑豎井擴孔掘進機“逐夢號”在永嘉抽蓄電站358米深排風豎井工程中圓滿完成掘進任務,開創國內豎井智能掘進的先河。“逐夢號”累計掘進325.5米,
施工效率較傳統鉆爆法提升3到5倍,單日最快掘進16.8米
,一舉打破了豎井掘進機日進尺世界紀錄。其首創的“定向鉆+反井鉆+擴孔掘進機擴井”創新工法,實現了掘進、支護、出渣、導向等多工序的同步施工,使永嘉抽蓄電站引水系統開挖質量達到行業頂尖水平。
▲世界首臺全斷面硬巖豎井掘進機“中鐵599號”
這一突破背后,是十余年自主創新的厚積薄發。自2011年啟動豎井裝備研究以來,歷時近11年,于2021年成功研制世界首臺全斷面硬巖豎井掘進機“中鐵599號”。該設備實現垂直向下90度掘進,融合傳統豎井施工與全斷面隧道掘進理念,首次達成動力下沉、井下無人掘進及地面遠程操控,
較傳統工法減少施工人員50%以上,掘進效率提升2倍以上
,為解決千米級豎井全斷面掘進技術難題提供全新范例。
從“中鐵599號”到“逐夢號”,中鐵工業持續向深地進軍,突破豎井掘進技術“無人區”,為推進抽水蓄能電站豎井建設全面機械化、智能化轉型提供了借鑒,也為后續水利工程、礦山開發、交通基建等領域的深大豎井建設提供了成套智能裝備與創新施工方案。
END執行主編丨李元、沈蘇
責任編輯丨薛巧蕊、楊格、李婧婷(工業)
內容來源丨中鐵工業融媒體中心