4月14日11時58分，伴隨著機器的轟鳴聲，全球首臺緊湊型、超小轉彎半徑硬巖全斷面隧道掘進機(TBM)“文登號”順利出洞，完成了國網(wǎng)新源控股有限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段的掘進。TBM工法在我國抽水蓄能電站工程建設領域首次應用獲得成功。
硬巖全斷面隧道掘進機(TBM)是集機械、電子、液壓、激光、控制于一體的高度機械化和自動化的大型隧道(地下工程)開挖成套設備，具有自動制導、一次成型、安全快速的特點，可根據(jù)不同洞室的斷面、直徑及水文地質等進行量體裁衣式的設計。目前，TBM已被廣泛應用于交通、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，工藝質量不易控制，安全風險較高，爆破震動易產(chǎn)生次生災害。“TBM施工技術具有安全風險低、環(huán)境影響小、自動化程度高、施工速度快、進度保證率高的優(yōu)點，是目前隧道開挖施工最先進的技術，引入TBM能夠較大提高施工效率，保障施工安全。”文登抽水蓄能電站負責人李富春介紹。
據(jù)了解，“文登號”是為抽水蓄能電站工程施工量身定做的，長約37米，大小只有常規(guī)TBM的80%左右，開挖直徑可達3.53米，轉彎半徑為30米，是常規(guī)TBM的1/10，最大程度提高了靈活性、機動性。整臺設備在掘進中可以進行60度左右的轉彎操作。
試驗中，“文登號”分三段掘進，掘進總長度達872.8米，實現(xiàn)直線段最高日進尺20.548米、曲線段最高日進尺11.165米。“這個掘進速度是人工鉆爆的4～5倍，最關鍵的是擺脫了火工品的束縛，減少了爆破的人身安全風險和次生災害，提升了工程本質安全水平。”文登抽水蓄能電站工程部專責劉傳軍說。
在文登抽水蓄能電站工程高壓引水上層排水廊道施工中，應用“文登號”進行挖掘的試驗段為環(huán)形布置，橫剖圖看起來像是一個被橫向拉扁的橢圓形跑道。拐彎段是此次試驗的關鍵點，也是技術難點。“我們做了很多優(yōu)化設計的工作，調整了洞室布置方案，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’的開挖直徑對應。”文登抽水蓄能電站副總工程師徐艷群介紹，“文登號”雖然在設計過程中已經(jīng)對刀頭、皮帶等進行了優(yōu)化，但在轉彎施工過程中，還是遇到了刀具磨損較為嚴重等問題。文登抽水蓄能電站與設備廠家一起攻關，開展了特種刀具設計、出渣方式更新、通風排煙等技術革新，取得了諸多創(chuàng)新成果，解決了TBM轉彎的技術難題。
接下來，“文登號”會轉場文登抽水蓄能電站地下廠房，開展第二階段的試驗。國網(wǎng)新源公司將總結“文登號”的應用成果，在河南洛寧、浙江寧海、河北撫寧等抽水蓄能項目中推廣應用TBM工法，促進抽水蓄能電站建設效率和效益的持續(xù)提升。
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