“世界水日”(3月22日)前夕,3月18日,中铁装备为滇中引水项目量身定制的大型敞开式掘进设备“弘毅号”TBM在云南昆明下线。这是目前国内自主研制的世界引调水工程双结构、最大直径TBM,搭载了超前地质预报系统、智能混喷、渣水分离等功能,多项设计和施工工艺均为国内首创。
多年来,中铁工业积极践行习近平总书记“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”新时代治水方针和“三个转变”重要指示精神,着眼民生福祉,充分发挥制造优势,创新打造广泛应用于水利水电工程的盾构/TBM,为世界水利事业作出积极贡献。中铁装备盾构/TBM产品广泛应用于地铁、铁路、公路、煤矿、矿山、市政等领域,产销量连续五年世界第一、连续十年中国第一。
飞跃,水利施工装备的崛起
水利工程多处于山区,地形起伏大、地质复杂、岩土硬度较高,建设过程使用硬岩掘进机(TBM)常常是较佳选择。
为此,中铁装备在国内率先开启了国产TBM的研制之路,2011年成立了TBM项目组,2012年2月正式成立敞开式TBM研发设计项目组,同年5月正式成立TBM研究所。
2015年1月26日,依托国家“863”“973”计划,中铁装备自主研制的直径8.03米敞开式全断面岩石掘进机(TBM)——中铁188号“永吉号”成功下线,并应用于吉林省引松供水工程。“永吉号”成功穿越了7.9千米浅埋灰岩岩溶区、断层破碎带及浅埋富水沟谷带,攻克了特大涌泥涌水,提前9个月贯通隧洞,实现了一系列国内敞开式岩石隧道掘进机施工史上的重大突破。
敞开式全断面岩石掘进机(TBM)中铁188号 “永吉号”
回首往昔,20世纪60年代,河南林州人民自力更生,苦战十年,用镐头钢钎在太行山上的悬崖陡壁上,筑起了“人工天河”——红旗渠。没技术、没设备,在修建红旗渠的过程中,林州人民也付出了极大的代价。
2020年9月29日,在位于林州市横水镇范家庄村南,中铁装备研制、应用于南水北调安阳市西部调水工程的“红旗渠号”TBM始发启动。这是河南省水利系统首次采用的大型智能隧洞硬岩掘进设备,距离开始修建红旗渠时间,正好是一甲子,盾构机/TBM的应用给水利工程建设带来了革命性的变革。
以此为起点,中铁装备的创新团队历时数年,突破了一系列关键技术难题,完全具备了复杂地质条件下超大直径TBM整机技术和制造实力。
创新,不断打造水利工程新“利器”
工欲善其事,必先利其器。中铁装备在服务水利工程过程中,也在研究利用水的特性,不断研制具有更好性能的TBM,满足复杂多样的施工环境。
国内首台高压水力耦合破岩TBM“龙岩号”
在明朝水利专家潘季驯提出“束水攻沙”治河方略的400多年后,2019年中铁装备创造性地提出了“束水攻石”的思路:为传统TBM搭载高压水刀,用“水刀”和“滚刀”共同破岩,研制了国内首台高压水力耦合破岩TBM“龙岩号”,并成功应用于福建龙岩市万安溪引水工程隧洞。
在地质条件复杂的云南,滇中引水工程是目前国内规模最大、投资最多的水利工程,是解决滇中地区严重缺水问题的特大型调水工程。滇中引水工程大理Ⅰ段首部的香炉山隧洞全长约62.59千米,最大埋深1450米,具有穿越地下断层多、软岩大变形突出、地震烈度高、地下涌水丰富、岩爆危害大、地热温度高等特点,是滇中引水工程全线最具代表性的深埋长隧洞、重点难点和控制性工程,被称为滇中引水工程全线的“咽喉”工程。
中铁装备采用了一系列针对性设计,为工程量身定制了非常规大型敞开式掘进设备“弘毅号”,搭载了超前地质预报系统、智能混喷、渣水分离等功能,其中多项设计和施工工艺为国内首创,是目前国内自主研制的世界引调水工程双结构、直径最大硬岩掘进机。
直径9.83米的敞开式硬岩掘进机“云岭号”
除了“弘毅号”,中铁装备研制的直径9.83米的敞开式硬岩掘进机——“云岭号”正在香炉山隧洞高效施工,截至目前已掘进突破3500米,并取得最高月进尺663米、最高日进尺38.6米的好成绩。
服务,助力国家水利高质量建设
服务国家战略,服务民生福祉。多年来,中铁装备积极参与水利水电工程建设,在多个项目都有卓越表现。
在浙江,2021年12月28日,中铁装备自主研发制造的世界首台全断面竖井硬岩掘进机“中铁599号”,在宁海抽水蓄能电站排风竖井工程中顺利落底,实现了与下平洞的精准贯通,填补了国内全断面硬岩竖井掘进机及其施工工艺空白。
在广东,珠江三角洲水资源配置工程作为国务院部署的重大水利工程,是广东省历史上投资额最大、输水线路最长、受水区域最广的水资源调配工程。在珠三角水资源项目全部47台设备需求中,中铁装备提供了其中的29台设备,为整个项目的施工提供了强力支持。
应用于澳大利亚雪山2.0水电站建设的“中铁783号”
在海外,中铁装备研制的盾构/TBM在世界其他国家水利工程广泛应用,应用于澳大利亚Snowy Hydro 2.0(雪山2.0水电站)项目的“中铁783号”,是我国出口的最大直径水利工程硬岩TBM;应用于黎巴嫩“大贝鲁特”引水工程的小直径硬岩掘进机“中铁238号”;创下了日进尺90.1米、月进尺1244.2米的快速纪录。
得益于雄厚的技术实力和丰富的施工经验,中铁装备应用于国内其他水利工程项目的设备也都有不俗表现:“中铁696号”TBM在杭州千岛湖引水项目隧洞施工时,综合月进尺达760米,最高日进程84米,提前一年完成洞通;“中铁667号”“中铁668号”TBM在内蒙古引绰济辽项目,连续4个月月施工进尺突破1000米;中铁776号TBM在抽水蓄能电站排水廊道螺旋线小转弯施工突破月进尺500米的骄人成绩;“中铁636号”实现了独头掘进10公里,创造了我国引水隧道工程盾构施工隧道内径最小、单区间掘进距离最长的小直径土压平衡盾构施工纪录。
截至目前,中铁装备先后参与了国内外众多重大水利水电工程,累计提供了80余台盾构/TBM施工装备,为世界水利水电工程建设作出了积极贡献。 张冬