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TBM工法首次成功用于我国抽水蓄能电站工程

北极星储能网  来源:国网新源    2020/4/16 8:36:26  我要投稿  

北极星储能网讯:4月14日上午11点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。这标志着TBM工法在我国抽水蓄能电站工程建设领域的首次应用获得成功。

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,可根据不同洞室断面、直径、水文地质等条件进行“量体裁衣”式设计。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为艰难的部分。传统的人工钻爆作业方法,工艺质量不易控制,安全风险较大,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道出了引进TBM施工技术的初衷。

“文登号”TBM是为抽水蓄能电站量身定做。它长约37米,开挖直径3.53米,大小只有常规TBM的80%左右;转弯半径30米,是常规TBM的十分之一,最大程度上提高了灵活性、机动性。整台设备在掘进中可以进行60度左右的转弯操作,在隧道施工中具有安全性好、掘进效率高、适应性强、转场灵活等特点。

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,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。”据文登抽水蓄能电站副总工程师徐艳群介绍,虽然在“文登号”TBM设备设计时已经对刀头、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,取得了诸多技术创新成果,解决了TBM设备转弯技术难题。

在试验中,“文登号”TBM分三段掘进,掘进总长度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,减少了爆破人身安全风险和次生灾害,提升了工程本质安全水平。”电站工程部专责刘传军介绍说。

此次TBM的成功应用,给抽水蓄能电站的设计、施工、建设管理理念带来冲击和变革。国网新源公司将总结“文登号”应用成果,在河南洛宁、浙江宁海、河北抚宁等抽水蓄能项目继续推广应用TBM工法,促进抽水蓄能电站建设效率和效益的持续提升,为国家电网公司建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业贡献力量。


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