河南洛寧抽水蓄能電站“鋼鐵穿山甲”精準(zhǔn)貫通5020米隧洞

　　8月8日，經(jīng)過420個(gè)日夜的掘進(jìn)，國網(wǎng)新源控股集團(tuán)有限公司“洛寧號”改進(jìn)型超小轉(zhuǎn)彎硬巖掘進(jìn)機(jī)(TBM)完成施工首秀和整體拆機(jī)，累計(jì)掘進(jìn)5020米，河南洛寧抽水蓄能電站廠房排水廊道和自流排水洞全線貫通。

　　4月20日，“洛寧號”TBM單班進(jìn)尺突破20.029米、日進(jìn)尺突破37.037米，6月月進(jìn)尺突破615.172米，先后刷新了同級別小斷面TBM施工最高單班進(jìn)尺、日進(jìn)尺、月進(jìn)尺紀(jì)錄。“洛寧號”TBM在廠房排水廊道和自流排水洞的成功應(yīng)用，是掘進(jìn)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的又一次突破，實(shí)現(xiàn)了“機(jī)械化減人、智能化換人”。

　　洛寧抽水蓄能電站工程區(qū)位于熊耳山北坡，地層巖性主要為燕山晚期斑狀花崗巖，掘進(jìn)難度大。抽水蓄能電站廠房排水廊道和自流排水洞通常采用人工鉆爆法施工。但這種方式工藝質(zhì)量不易控制，安全風(fēng)險(xiǎn)大，爆破易產(chǎn)生次生災(zāi)害，影響施工進(jìn)度和質(zhì)量。

　　“TBM是集機(jī)械、電子、液壓、激光、控制于一體，高度機(jī)械化、智能化的大型隧道開挖成套設(shè)備，具有自動制導(dǎo)、一次成型、靈活快速、安全高效的特點(diǎn)。”洛寧抽水蓄能電站工程部主任殷康介紹，“TBM可根據(jù)不同洞室斷面直徑、水文地質(zhì)等條件進(jìn)行‘量體裁衣’式設(shè)計(jì)，適用于抽水蓄能電站工程。”國網(wǎng)新源集團(tuán)發(fā)揮“電站群”建設(shè)優(yōu)勢，積極推動裝備升級，在“文登號”TBM成功實(shí)踐的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，打造更加適合抽水蓄能電站施工場景的TBM。

　　2020年9月4日，洛寧抽水蓄能電站成立TBM應(yīng)用工作小組，開展專項(xiàng)研究。在充分考慮各洞室施工順序的前提下，洛寧抽水蓄能電站將廠房排水廊道布置由分層布置調(diào)整為整體螺旋布置，使TBM設(shè)備能夠沿廠房螺旋式往下開挖排水廊道和自流排水洞，再掘進(jìn)至自流排水洞出口結(jié)束。

　　2021年6月3日，“洛寧號”TBM始發(fā)，如“鋼鐵穿山甲”般在地下掘進(jìn)。在施工過程中，“洛寧號”TBM需要通過兩個(gè)30米超小曲線180度轉(zhuǎn)彎、12個(gè)30米超小曲線90度轉(zhuǎn)彎、1個(gè)50米轉(zhuǎn)彎及2個(gè)200米轉(zhuǎn)彎，且廠房排水廊道與多個(gè)洞室存在空間交叉，掘進(jìn)路線距離最近尾閘通風(fēng)洞不足2米，施工安全風(fēng)險(xiǎn)大。

　　洛寧抽水蓄能電站工程部組織相關(guān)參建單位召開專題會，制訂洞室爆破作業(yè)協(xié)調(diào)溝通機(jī)制及合理避炮措施，并通過爆破振動監(jiān)測，優(yōu)化相鄰洞室爆破設(shè)計(jì)，最大限度降低爆破振動干擾，保障了“洛寧號”TBM安全平穩(wěn)施工。

　　今年3月4日，“洛寧號”TBM在下坡掘進(jìn)過程中突遇含水裂隙帶，出水量一度達(dá)到每小時(shí)20立方米，隨時(shí)都可能發(fā)生水淹設(shè)備的險(xiǎn)情。

　　“如果出水不及時(shí)排出，價(jià)值上億元的設(shè)備就可能被水浸泡。這不僅會造成設(shè)備損失，也會延誤施工工期。”工程部專責(zé)高健回憶。高健立即組織施工單位緊急啟用備用排水泵，并增加抽排水設(shè)備。經(jīng)過8小時(shí)的抽排作業(yè)，洞內(nèi)水位降低，確保了人員和設(shè)備安全。

　　解決了突遇含水裂隙帶的困難后，工程部又遇到了運(yùn)渣皮帶積水積渣的情況。渣料中的細(xì)顆粒遇水后會形成淤泥，影響出渣效率。工程部通過優(yōu)化設(shè)備皮帶、進(jìn)一步增加人員巡檢頻次等方法，解決了皮帶積水積渣問題。

　　“洛寧號”TBM出洞前，要經(jīng)過650米前期由施工單位按鉆爆法開挖的“半成品”隧洞。工程部采取在原鉆爆法施工洞段擴(kuò)挖的方式。國內(nèi)尚無此類施工先例。

　　短短650米的洞室中有三處擴(kuò)挖的錯(cuò)車洞，洞內(nèi)擺放著前期架設(shè)的42榀鋼拱架。這導(dǎo)致“洛寧號”TBM的掘進(jìn)姿態(tài)極難控制。遇到錯(cuò)車洞時(shí)，“洛寧號”TBM還需要偏心掘進(jìn)。這是此次施工掘進(jìn)中最為艱險(xiǎn)的一段洞段。

　　“考慮到擴(kuò)挖施工難度，施工單位曾經(jīng)提出調(diào)整自流排水洞出洞位置，繞過已開挖段。但是根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況，如果調(diào)整出洞位置，施工將會面臨工期延長、投資增加的情況。”殷康介紹。

　　于是，殷康召集參建單位多次討論，最終決定采取多測量、勤調(diào)整的掘進(jìn)方案，減小掘進(jìn)誤差，并利用定制的支力架實(shí)現(xiàn)錯(cuò)車洞掘進(jìn)，在最大限度保留鋼拱架的前提下優(yōu)化擴(kuò)挖范圍，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)挖日均進(jìn)尺20.96米，使“洛寧號”TBM順利通過此洞段，完成了全部掘進(jìn)任務(wù)。（解克宇）