硬巖掘進(jìn)機(jī)成功用于文登抽水蓄能電站工程
2020年05月20日 14:50
4月14日11時(shí)58分，伴隨著機(jī)器的轟鳴聲，全球首臺(tái)緊湊型、超小轉(zhuǎn)彎半徑硬巖全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)“文登號(hào)”順利出洞，完成了公司山東文登抽水蓄能電站工程高壓引水上層排水廊道試驗(yàn)段的掘進(jìn)。TBM工法在我國(guó)抽水蓄能電站工程建設(shè)領(lǐng)域首次應(yīng)用獲得成功。
硬巖全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)是集機(jī)械、電子、液壓、激光、控制于一體的高度機(jī)械化和自動(dòng)化的大型隧道(地下工程)開挖成套設(shè)備，具有自動(dòng)制導(dǎo)、一次成型、安全快速的特點(diǎn)，可根據(jù)不同洞室的斷面、直徑及水文地質(zhì)等進(jìn)行量體裁衣式的設(shè)計(jì)。目前，TBM已被廣泛應(yīng)用于交通、市政、水利隧洞工程。
抽水蓄能電站的隧道洞室深藏于山體內(nèi)，是電站的核心區(qū)域。洞室和通道的開挖、支護(hù)是抽水蓄能電站施工最難的部分。電站施工中采用傳統(tǒng)的人工鉆爆作業(yè)方法，工藝質(zhì)量不易控制，安全風(fēng)險(xiǎn)較高，爆破震動(dòng)易產(chǎn)生次生災(zāi)害。“TBM施工技術(shù)具有安全風(fēng)險(xiǎn)低、環(huán)境影響小、自動(dòng)化程度高、施工速度快、進(jìn)度保證率高的優(yōu)點(diǎn)，是目前隧道開挖施工先進(jìn)的技術(shù)，引入TBM能夠較大提升施工效率，保障施工安全。”文登抽水蓄能電站負(fù)責(zé)人李富春介紹。
據(jù)了解，“文登號(hào)”是為抽水蓄能電站工程施工量身定做的，長(zhǎng)約37米，大小只有常規(guī)TBM的80%左右，開挖直徑可達(dá)3.53米，轉(zhuǎn)彎半徑為30米，是常規(guī)TBM的1/10，提升了靈活性、機(jī)動(dòng)性。整臺(tái)設(shè)備在掘進(jìn)中可以進(jìn)行60度左右的轉(zhuǎn)彎操作。
試驗(yàn)中，“文登號(hào)”分三段掘進(jìn)，掘進(jìn)總長(zhǎng)度達(dá)872.8米，實(shí)現(xiàn)直線段日進(jìn)尺20.548米、曲線段日進(jìn)尺11.165米。“這個(gè)掘進(jìn)速度是人工鉆爆的4～5倍，最關(guān)鍵的是擺脫了火工品的束縛，減少了爆破的人身安全風(fēng)險(xiǎn)和次生災(zāi)害，提升了工程本質(zhì)安全水平。”文登抽水蓄能電站工程部專責(zé)劉傳軍說(shuō)。
在文登抽水蓄能電站工程高壓引水上層排水廊道施工中，應(yīng)用“文登號(hào)”進(jìn)行挖掘的試驗(yàn)段為環(huán)形布置，橫剖圖看起來(lái)像是一個(gè)被橫向拉扁的橢圓形跑道。拐彎段是此次試驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)，也是技術(shù)難點(diǎn)。“我們做了很多優(yōu)化設(shè)計(jì)的工作，調(diào)整了洞室布置方案，將城門洞型斷面改為直徑3.5米的圓型斷面，正好與‘文登號(hào)’的開挖直徑對(duì)應(yīng)。”文登抽水蓄能電站副總工程師徐艷群介紹，“文登號(hào)”雖然在設(shè)計(jì)過(guò)程中已經(jīng)對(duì)刀頭、皮帶等進(jìn)行了優(yōu)化，但在轉(zhuǎn)彎施工過(guò)程中，還是遇到了刀具磨損較為嚴(yán)重等問(wèn)題。文登抽水蓄能電站與設(shè)備廠家一起攻關(guān)，開展了特種刀具設(shè)計(jì)、出渣方式更新、通風(fēng)排煙等技術(shù)革新，取得了諸多創(chuàng)新成果，解決了TBM轉(zhuǎn)彎的技術(shù)難題。
接下來(lái)，“文登號(hào)”會(huì)轉(zhuǎn)場(chǎng)文登抽水蓄能電站地下廠房，開展第二階段的試驗(yàn)。國(guó)網(wǎng)新源公司將總結(jié)“文登號(hào)”的應(yīng)用成果，在河南洛寧、浙江寧海、河北撫寧等抽水蓄能項(xiàng)目中推廣應(yīng)用TBM工法，促進(jìn)抽水蓄能電站建設(shè)效率和效益的持續(xù)提升。
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