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【科技日報】中國水周:中國盾構在全球水利水電工程廣泛應用

來源:中鐵工程裝備集團有限公司

作者:黨委工作部(企業文化部)

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發布時間:2022-03-23

【  特大??  】

  

3月22日是“世界水日”,今年3月22日—28日是第35屆“中國水周”。

在“世界水日”前夕,3月18日,中鐵工業旗下中鐵裝備為滇中引水項目量身定制的大型敞開式掘進設備“弘毅號”TBM在云南昆明下線。

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這是目前國內自主研制的世界引調水工程雙結構、最大直徑的TBM,搭載了超前地質預報系統、智能混噴、渣水分離等功能,多項設計和施工工藝均為國內首創。

多年來,我國創新研制盾構/TBM應用于全球水利水電工程,為世界水利事業作出積極貢獻。

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永吉號:國內首臺TBM應用于引松供水工程

水利工程多處于山區,地形起伏大、地質復雜、巖土硬度較高,建設過程使用硬巖掘進機(TBM)常常是最佳選擇。

盾構機號稱工程機械之王,硬巖掘進機(TBM)則是王中之王。業內人都清楚,掌握不了TBM技術,就不算是成熟的隧道掘進機制造商。為此,中鐵裝備在國內率先開啟了國產TBM的研制之路。2011年成立TBM項目組,2012年2月正式成立敞開式TBM研發設計項目組,同年5月正式成立TBM研究所。

2015年1月26日,中鐵裝備依托國家“863”“973”計劃自主研制的直徑8.03米敞開式全斷面巖石掘進機(TBM) “永吉號”成功下線,應用于吉林省引松供水工程項目。

“永吉號”以其超強的地質適應性和穩定性,提前9個月順利貫通,實現了一系列國內TBM施工史上的重大突破。

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紅旗渠號:見證水利工程施工裝備的飛躍

二十世紀60年代,河南林州人民自力更生,苦戰十年,在太行山上的懸崖陡壁上筑起了“人工天河”——紅旗渠。沒技術、沒設備,在修建紅旗渠的過程中,當地人民也付出了極大的代價。

2020年9月29日,在林州市南水北調西部調水工程現場,中鐵裝備研制的“紅旗渠號”TBM始發啟動。這是河南省水利系統首次采用大型智能隧洞硬巖掘進設備,距離林州人民開始修建紅旗渠,正好是一甲子的輪回。盾構機/TBM的應用給水利工程建設帶來了革命性的變革。

從紅旗渠,到引漢濟渭、引江濟漢;從引綽濟遼,到南水北調、滇中引水,我國多個重大水利工程,都能看到我國研制的TBM的身影。

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龍巖號:讓“束水攻石”的奇思妙想變為現實

2019年,在明朝水利專家潘季馴提出“束水攻沙”治河方略的400多年后,中鐵裝備和黃河設計院創造性地提出“束水攻石”的思路:為傳統TBM搭載高壓水刀,用“水刀”和“滾刀”共同破巖,聯合研制了應用于福建龍巖市萬安溪引水工程隧洞的、國內首臺高壓水力耦合破巖TBM“龍巖號”。

“龍巖號”不僅是國內首臺高壓水力耦合破巖TBM,也是國內自主研制的超小直徑凱式TBM,是推動第四代半掘進機技術創新邁出的重要一步。新一代掘進機將逐步舍棄過去刀盤、刀具等機械掘進的方式,轉而以光、電、液等其它介質進行破巖,這將有效解決當前掘進速度緩慢、刀具磨損快等難題,顯著提升效率,為鐵路、公路、水利和地下空間開發等領域建設提供更優選擇。

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“云嶺號”與“弘毅號”:滇中引水項目上的“雙子座”

滇中引水工程是目前國內規模最大、投資最多的水利工程,是解決滇中地區嚴重缺水問題的特大型調水工程。香爐山隧洞位于滇中引水工程大理Ⅰ段的首部,是滇中引水工程全線最具代表性的深埋長隧洞、重點難點和控制性工程,被稱為滇中引水工程全線的“咽喉”工程和“上甘嶺”。

此前剛剛下線的“弘毅號”,就將奔赴這里一展身手。除了“弘毅號”,中鐵裝備研制的直徑9.83米的敞開式硬巖掘進機——“云嶺號”已經在香爐山隧洞高效施工。截至目前已掘進突破3500米,并取得最高月進尺663米,最高日進尺38.6米的好成績。

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“引故入新”實現“雙龍會”:建功國內最長盾構區間引水隧洞

引故縣水庫優質水源,入新安縣三河水廠,這是古都洛陽惠及民生的一項重大水利工程——“引故入新”。工程線路總長20.8千米,隧洞全長約18.652千米,具有埋深大、距離長、洞徑小、水文地質情況復雜等特點,是國內水利系統首次將盾構技術應用于“大埋深”隧洞的項目,也是國內最長盾構區間引水隧洞工程。

工程采用中鐵裝備打造的兩臺直徑為3.83米的復合式土壓平衡盾構機“新龍一號”“新龍二號”,兩臺盾構機分別從進出口相向掘進,單區間盾構隧道長約10千米,全程不設豎井,盾構機在洞內完成掘進對接,于2021年9月24日精準實現“雙龍會”。該項目創造了我國引水隧道工程盾構施工隧道內徑最小、單區間掘進距離最長的小直徑土壓平衡盾構施工紀錄。

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29臺盾構:大兵團作戰珠三角水資源配置工程

珠江三角洲水資源配置工程是國務院部署的一項重大水利工程,是廣東省歷史上投資額最大、輸水線路最長、受水區域最廣的水資源調配工程。在珠三角水資源項目全部47臺設備需求中,中鐵裝備提供了其中的29臺設備,為整個項目的施工提供了強力支持。

廣東榕江關埠引水工程是三江連通工程的關鍵控制性項目,分別采用中鐵裝備研制的1臺雙模盾構和3臺雙護盾TBM分區段掘進施工。設備表現出優異的耐磨性與地質適應性,實現了低成本、高效率的掘進施工。

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“一帶一路”沿線的“水利使者”

中鐵裝備研制的盾構/TBM在“一帶一路”沿線國家和地區廣泛應用。應用于澳大利亞Snowy Hydro 2.0(雪山2.0水電站)項目建設的11.09米硬巖TBM(“中鐵783號”),是我國出口的最大直徑硬巖TBM。應用于黎巴嫩“大貝魯特”引水工程的小直徑硬巖掘進機“中鐵238號”憑借刀具背裝、小刀間距和刀具非線性布置等針對性設計,徹底解決了當地居民的引用水問題,讓當地居民告別昂貴的桶裝水。

此外,“中鐵696號”TBM在杭州千島湖引水項目隧洞施工時,提前一年完成洞通;“中鐵667”“中鐵668號”TBM在內蒙古引綽濟遼項目連續4個月月施工進尺突破1000米;“中鐵776號”TBM在抽水蓄能電站排水廊道螺旋線小轉彎施工突破月進尺500米的驕人成績……


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