硬岩掘进机成功用于文登抽水蓄能电站工程

　　4月14日11时58分，伴随着机器的轰鸣声，全球首台紧凑型、超小转弯半径硬岩全断面隧道掘进机(TBM)“文登号”顺利出洞，完成了国网新源控股有限公司山东文登抽水蓄能电站工程高压引水上层排水廊道试验段的掘进。TBM工法在我国抽水蓄能电站工程建设领域首次应用获得成功。

　　硬岩全断面隧道掘进机(TBM)是集机械、电子、液压、激光、控制于一体的高度机械化和自动化的大型隧道(地下工程)开挖成套设备，具有自动制导、一次成型、安全快速的特点，可根据不同洞室的断面、直径及水文地质等进行量体裁衣式的设计。目前，TBM已被广泛应用于交通、市政、水利隧洞工程。

　　抽水蓄能电站的隧道洞室深藏于山体内，是电站的核心区域。洞室和通道的开挖、支护是抽水蓄能电站施工最难的部分。电站施工中采用传统的人工钻爆作业方法，工艺质量不易控制，安全风险较高，爆破震动易产生次生灾害。“TBM施工技术具有安全风险低、环境影响小、自动化程度高、施工速度快、进度保证率高的优点，是目前隧道开挖施工最先进的技术，引入TBM能够较大提高施工效率，保障施工安全。”文登抽水蓄能电站负责人李富春介绍。

　　据了解，“文登号”是为抽水蓄能电站工程施工量身定做的，长约37米，大小只有常规TBM的80%左右，开挖直径可达3.53米，转弯半径为30米，是常规TBM的1/10，最大程度提高了灵活性、机动性。整台设备在掘进中可以进行60度左右的转弯操作。

　　试验中，“文登号”分三段掘进，掘进总长度达872.8米，实现直线段最高日进尺20.548米、曲线段最高日进尺11.165米。“这个掘进速度是人工钻爆的4～5倍，最关键的是摆脱了火工品的束缚，减少了爆破的人身安全风险和次生灾害，提升了工程本质安全水平。”文登抽水蓄能电站工程部专责刘传军说。

　　在文登抽水蓄能电站工程高压引水上层排水廊道施工中，应用“文登号”进行挖掘的试验段为环形布置，横剖图看起来像是一个被横向拉扁的椭圆形跑道。拐弯段是此次试验的关键点，也是技术难点。“我们做了很多优化设计的工作，调整了洞室布置方案，将城门洞型断面改为直径3.5米的圆型断面，正好与‘文登号’的开挖直径对应。”文登抽水蓄能电站副总工程师徐艳群介绍，“文登号”虽然在设计过程中已经对刀头、皮带等进行了优化，但在转弯施工过程中，还是遇到了刀具磨损较为严重等问题。文登抽水蓄能电站与设备厂家一起攻关，开展了特种刀具设计、出渣方式更新、通风排烟等技术革新，取得了诸多创新成果，解决了TBM转弯的技术难题。

　　接下来，“文登号”会转场文登抽水蓄能电站地下厂房，开展第二阶段的试验。国网新源公司将总结“文登号”的应用成果，在河南洛宁、浙江宁海、河北抚宁等抽水蓄能项目中推广应用TBM工法，促进抽水蓄能电站建设效率和效益的持续提升。