中国中铁泽被万物,水润民生。从大禹治水的上古传说,到都江堰的开创智慧,治水之魂自古便深植华夏基因,中华民族以水为笔,在神州大地书写了波澜壮阔的文明长卷。近年来,我国水利建设全面提速,一系列改革举措陆续出台,新时代的水利建设正续写着新的传奇。
在水利工程的宏大体系中,
抽水蓄能 作为一种清洁、高效的储能方式,既是保障电力系统安全稳定运行的 “稳定器”,也是推动能源结构转型的 “调节器”。过去,受限于抽水蓄能电站
地下洞室规模大、隧洞繁多
的特殊性,主要采用钻爆法施工,施工效率低、安全风险高、作业环境差,对相邻工程干扰大。
如何提高抽蓄电站机械化施工水平、加快电站建设进度、缩短建设周期,成为亟待解决的问题。
▲我国首个使用TBM工法建设的抽水蓄能电站——文登抽水蓄能电站
作为地下工程装备领域的“国家队”,
自2019年起,中铁工业 各类型隧道掘进机在全国各大抽蓄工程中“大显身手”,以高效掘进、精准施工的硬核表现,为推动抽水蓄能电站建设作
出积极贡献。破解超小转弯半径难题
开启抽蓄掘进新纪元▲世界首台小断面超小转弯半径TBM“文登号”
2019年,中铁工业旗下中铁装备承担山东文登抽水蓄能电站小直径TBM研发任务,同年9月,全球首台紧凑型超小转弯半径硬岩TBM“文登号”下线,并于次年9月完成施工任务,
标志着国产TBM技术首次应用于抽水蓄能工程,填补了行业空白
。自此,抽蓄电站洞室设计标准化、线路优化、行规、定额以及多场景TBM研究逐渐成为趋势。
超小转弯半径TBM如同“会拐弯的钢铁蚯蚓”,以“小半径、大能量”突破复杂地质建设瓶颈,在狭窄山体内灵活转向(最小转弯半径仅30米),最大限度解决了抽水蓄能电站小洞室施工难、风险高、进度慢等问题,降低了施工安全风险,提升了工艺质量,保障了开挖进度,改善了施工环境,
开挖速度通常为钻爆法5倍左右。
▲世界首台大直径超小转弯半径TBM“抚宁号” 从“文登号”成功破局开始,再到“吉光号”“洛宁号”“抚宁号”等一系列“会拐弯”的TBM成功应用,创新成果已在河南洛宁、河北抚宁、广西南宁、浙江缙云等全国36个重大抽蓄工程中实现应用,全面覆盖
自流排水洞、排水廊道、交通洞、通风洞、勘探平硐
等抽水蓄能电站地下平洞工程,显著提高地下洞室工程本质安全水平和实体质量,真正实现“机械化换人,自动化提效”。
攻坚大倾角斜井实现引水隧洞新突破 抽蓄电站由上水库、下水库、输水道、厂房及开关站等部分组成,其中,上下水库之间引水斜井是抽水蓄能电站的“咽喉”,承担着上下水库间数万吨水能的高效输转核心使命。
▲国内首台大直径大倾角斜井TBM"永宁号”
2022年8月,研制的国内首台大倾角大直径斜井硬岩掘进机“永宁号”正式下线,应用于洛宁抽水蓄能电站两条引水斜井。“永宁号”作为填补我国大倾角斜井施工领域技术空白的“国之重器”,攻克了大倾角防溜车、材料运输等世界级难题。
2024年9月,“永宁号”TBM在河南洛宁抽蓄电站2号引水斜井精准贯通,实现洛宁抽蓄两条“咽喉”隧洞全线贯通。施工期间,
“永宁号”TBM不断“爬”出新速度,创下了日进尺22.75米、月进尺331.065米的国内新纪录
,更将传统引水上斜井、中平洞和下斜井的三级结构优化为一级斜井方案,开创了国内抽水蓄能电站建井新模式。
“永宁号”圆满完成任务,不仅打破了传统钻爆法施工的壁垒,也为后续TBM在复杂的大倾角环境中施工提供了重要的借鉴意义,将进一步推动国内抽水蓄能电站建设的机械化施工进程。
创新竖井施工新模式从单一工程到多领域迈进
▲国内首台可变径竖井扩孔掘进机“逐梦号”
2025年2月,自主研发的国内首台可变径竖井扩孔掘进机“逐梦号”在永嘉抽蓄电站358米深排风竖井工程中圆满完成掘进任务,开创国内竖井智能掘进的先河。“逐梦号”累计掘进325.5米,
施工效率较传统钻爆法提升3到5倍,单日最快掘进16.8米
,一举打破了竖井掘进机日进尺世界纪录。其首创的“定向钻+反井钻+扩孔掘进机扩井”创新工法,实现了掘进、支护、出渣、导向等多工序的同步施工,使永嘉抽蓄电站引水系统开挖质量达到行业顶尖水平。
▲世界首台全断面硬岩竖井掘进机“中铁599号”
这一突破背后,是十余年自主创新的厚积薄发。自2011年启动竖井装备研究以来,历时近11年,于2021年成功研制世界首台全断面硬岩竖井掘进机“中铁599号”。该设备实现垂直向下90度掘进,融合传统竖井施工与全断面隧道掘进理念,首次达成动力下沉、井下无人掘进及地面远程操控,
较传统工法减少施工人员50%以上,掘进效率提升2倍以上
,为解决千米级竖井全断面掘进技术难题提供全新范例。
从“中铁599号”到“逐梦号”,中铁工业持续向深地进军,突破竖井掘进技术“无人区”,为推进抽水蓄能电站竖井建设全面机械化、智能化转型提供了借鉴,也为后续水利工程、矿山开发、交通基建等领域的深大竖井建设提供了成套智能装备与创新施工方案。
END执行主编丨李元、沈苏
责任编辑丨薛巧蕊、杨格、李婧婷(工业)
内容来源丨中铁工业融媒体中心