河南洛寧抽水蓄能電站“鋼鐵穿山甲”精準貫通5020米隧洞

　　8月8日，經(jīng)過420個日夜的掘進，國網(wǎng)新源控股集團有限公司“洛寧號”改進型超小轉彎硬巖掘進機(TBM)完成施工首秀和整體拆機，累計掘進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單班進尺突破20.029米、日進尺突破37.037米，6月月進尺突破615.172米，先后刷新了同級別小斷面TBM施工最高單班進尺、日進尺、月進尺紀錄。“洛寧號”TBM在廠房排水廊道和自流排水洞的成功應用，是掘進機技術領域的又一次突破，實現(xiàn)了“機械化減人、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。但這種方式工藝質量不易控制，安全風險大，爆破易產(chǎn)生次生災害，影響施工進度和質量。

　　“TBM是集機械、電子、液壓、激光、控制于一體，高度機械化、智能化的大型隧道開挖成套設備，具有自動制導、一次成型、靈活快速、安全高效的特點。”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、水文地質等條件進行‘量體裁衣’式設計，適用于抽水蓄能電站工程。”國網(wǎng)新源集團發(fā)揮“電站群”建設優(yōu)勢，積極推動裝備升級，在“文登號”TBM成功實踐的基礎上，進一步優(yōu)化設計，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應用工作小組，開展專項研究。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整為整體螺旋布置，使TBM設備能夠沿廠房螺旋式往下開挖排水廊道和自流排水洞，再掘進至自流排水洞出口結束。

　　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。在施工過程中，“洛寧號”TBM需要通過兩個30米超小曲線180度轉彎、12個30米超小曲線90度轉彎、1個50米轉彎及2個200米轉彎，且廠房排水廊道與多個洞室存在空間交叉，掘進路線距離最近尾閘通風洞不足2米，施工安全風險大。

　　洛寧抽水蓄能電站工程部組織相關參建單位召開專題會，制訂洞室爆破作業(yè)協(xié)調溝通機制及合理避炮措施，并通過爆破振動監(jiān)測，優(yōu)化相鄰洞室爆破設計，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在下坡掘進過程中突遇含水裂隙帶，出水量一度達到每小時20立方米，隨時都可能發(fā)生水淹設備的險情。

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

　　解決了突遇含水裂隙帶的困難后，工程部又遇到了運渣皮帶積水積渣的情況。渣料中的細顆粒遇水后會形成淤泥，影響出渣效率。工程部通過優(yōu)化設備皮帶、進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挖的錯車洞，洞內(nèi)擺放著前期架設的42榀鋼拱架。這導致“洛寧號”TBM的掘進姿態(tài)極難控制。遇到錯車洞時，“洛寧號”TBM還需要偏心掘進。這是此次施工掘進中最為艱險的一段洞段。

　　“考慮到擴挖施工難度，施工單位曾經(jīng)提出調整自流排水洞出洞位置，繞過已開挖段。但是根據(jù)現(xiàn)場地質情況，如果調整出洞位置，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、勤調整的掘進方案，減小掘進誤差，并利用定制的支力架實現(xiàn)錯車洞掘進，在最大限度保留鋼拱架的前提下優(yōu)化擴挖范圍，實現(xiàn)擴挖日均進尺20.96米，使“洛寧號”TBM順利通過此洞段，完成了全部掘進任務。（解克宇）