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9月9日，由中鐵工業(yè)旗下中鐵裝備研制的國產(chǎn)首臺大直徑大傾角斜井TBM“永寧號”在2號引水斜井精準(zhǔn)貫通，這標(biāo)志著洛寧抽水蓄能電站引水斜井工程兩條關(guān)鍵引水斜井全線貫通，刷新了我國在抽水蓄能電站建設(shè)領(lǐng)域機(jī)械化施工的新紀(jì)錄，是國內(nèi)機(jī)械化全斷面開挖斜井新模式的誕生。

——設(shè)備介紹——

能爬坡過坎的“永寧號”TBM

讓龐大沉重的“鋼鐵穿山甲”向上攀爬作業(yè)可不是一件容易的事，它如何向上爬而不溜車？又如何處理挖掘出來的渣石？一起走近“永寧號”探尋它爬坡過坎的奧秘。

常見的掘進(jìn)機(jī)挖掘隧道時，只能在水平方向“直來直往”。對于千噸重、一萬多個零部件構(gòu)成的掘進(jìn)機(jī)，坡度每上升一度，從施工安全性到零部件設(shè)計，都是極大考驗。“永寧號”成功完成了3大挑戰(zhàn)。

1??“永寧號”如何向上爬？

“永寧號”的爬山模式，借助了爬山虎的結(jié)構(gòu)。研究團(tuán)隊為設(shè)備加了前后四組共8條“腿”，有16個“腳”。為了讓掘進(jìn)機(jī)安全“爬上山頂”，50多名專家近40次協(xié)調(diào)會，歷經(jīng)數(shù)月的研究、設(shè)計、試驗，2022年8月，首臺國產(chǎn)會“爬陡坡”的掘進(jìn)機(jī)成功下線。

2??“永寧號”如何不“溜車”？

千噸重的“永寧號”往山上掘進(jìn)時，最重要的就是保障施工安全，防止墜落。山洞的墻面上有一個巨大的撐護(hù)，這就是盾構(gòu)機(jī)雙重防溜車系統(tǒng)。這個防溜車系統(tǒng)是經(jīng)過了一個月的極限試驗，才應(yīng)用到了“永寧號”上。為此，研究團(tuán)隊還專門在場內(nèi)做了個實驗，為模擬“永寧號”在極限條件下的運(yùn)行情況，挖掘了一個直徑7米、深20米的基坑。即使兩側(cè)的鐵板壁很光滑，“永寧號”的防溜車系統(tǒng)依然能撐住不動，相當(dāng)于安全系數(shù)又提高了很多。

3??“永寧號”如何運(yùn)出渣石？

“永寧號”掘進(jìn)時，產(chǎn)生的渣石會沿斜坡加速滾落，稍有不慎，就會造成碎石飛濺，風(fēng)險極大。為此，工程師們專門設(shè)計了一條溜渣槽，再由卡車運(yùn)出隧洞。研究團(tuán)隊專門開發(fā)了復(fù)合助溜出渣系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)優(yōu)化出渣方式。

——項目概況——

洛寧抽水蓄能電站

該項目作為河南省當(dāng)前在建中裝機(jī)規(guī)模最大的抽水蓄能電站項目，開創(chuàng)性地將引水上斜井、中平洞及下斜井整合優(yōu)化為一級斜井設(shè)計，并在國內(nèi)首次應(yīng)用大傾角TBM進(jìn)行斜向上施工，其項目開挖直徑達(dá)7.23米。

▲“永寧號”TBM負(fù)責(zé)施工的1號引水斜井貫通

2023年12月14日，“永寧號”TBM成功貫通1號引水斜井。中鐵裝備攜手施工單位共同深入復(fù)盤了“永寧號”TBM施工情況，對設(shè)備及施工工藝進(jìn)行了全面優(yōu)化與升級，為“永寧號”TBM的第二次順利始發(fā)打下了堅實的基礎(chǔ)。

▲“永寧號”TBM負(fù)責(zé)施工的2號引水斜井貫通

2號引水斜井，以其38.742°的向上掘進(jìn)坡度、全長約873米的距離及860米的TBM掘進(jìn)長度，構(gòu)成了洛寧抽水蓄能電站的一項重要工程挑戰(zhàn)。

自2024年4月25日“永寧號”TBM正式始發(fā)以來，中鐵裝備技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊與業(yè)主單位緊密協(xié)作，共同面對并克服了洞內(nèi)組裝空間狹小、大傾角作業(yè)高難度、地質(zhì)條件復(fù)雜等一系列難題。在此過程中，“永寧號”TBM的快速掘進(jìn)能力與安全保障性能得到了充分發(fā)揮，確保了在極端苛刻的施工環(huán)境下仍能實現(xiàn)安全高效的掘進(jìn)作業(yè)，取得了月掘進(jìn)332米，單日最高進(jìn)尺22.75米的佳績，刷新了國內(nèi)斜井TBM掘進(jìn)施工速度新紀(jì)錄。（中國中鐵）