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【科技日报】中国水周:中国盾构在全球水利水电工程广泛应用

来源:中铁工程装备集团有限公司

作者:党委工作部(企业文化部)

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发布时间: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届“中国水周”。

在“世界水日”前夕,3月18日,中铁工业旗下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。

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这是目前国内自主研制的世界引调水工程双结构、最大直径的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,我国创新研制盾构/TBM应用于全球水利水电工程,为世界水利事业作出积极贡献。

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永吉号:国内首台TBM应用于引松供水工程

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)常常是最佳选择。

盾构机号称工程机械之王,硬岩掘进机(TBM)则是王中之王。业内人都清楚,掌握不了TBM技术,就不算是成熟的隧道掘进机制造商。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,中铁装备依托国家“863”“973”计划自主研制的直径8.03米敞开式全断面岩石掘进机(TBM) “永吉号”成功下线,应用于吉林省引松供水工程项目。

“永吉号”以其超强的地质适应性和稳定性,提前9个月顺利贯通,实现了一系列国内TBM施工史上的重大突破。

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红旗渠号:见证水利工程施工装备的飞跃

二十世纪60年代,河南林州人民自力更生,苦战十年,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,当地人民也付出了极大的代价。

2020年9月29日,在林州市南水北调西部调水工程现场,中铁装备研制的“红旗渠号”TBM始发启动。这是河南省水利系统首次采用大型智能隧洞硬岩掘进设备,距离林州人民开始修建红旗渠,正好是一甲子的轮回。盾构机/TBM的应用给水利工程建设带来了革命性的变革。

从红旗渠,到引汉济渭、引江济汉;从引绰济辽,到南水北调、滇中引水,我国多个重大水利工程,都能看到我国研制的TBM的身影。

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龙岩号:让“束水攻石”的奇思妙想变为现实

2019年,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,中铁装备和黄河设计院创造性地提出“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,联合研制了应用于福建龙岩市万安溪引水工程隧洞的、国内首台高压水力耦合破岩TBM“龙岩号”。

“龙岩号”不仅是国内首台高压水力耦合破岩TBM,也是国内自主研制的超小直径凯式TBM,是推动第四代半掘进机技术创新迈出的重要一步。新一代掘进机将逐步舍弃过去刀盘、刀具等机械掘进的方式,转而以光、电、液等其它介质进行破岩,这将有效解决当前掘进速度缓慢、刀具磨损快等难题,显著提升效率,为铁路、公路、水利和地下空间开发等领域建设提供更优选择。

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“云岭号”与“弘毅号”:滇中引水项目上的“双子座”

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。香炉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”工程和“上甘岭”。

此前刚刚下线的“弘毅号”,就将奔赴这里一展身手。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”已经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。

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“引故入新”实现“双龙会”:建功国内最长盾构区间引水隧洞

引故县水库优质水源,入新安县三河水厂,这是古都洛阳惠及民生的一项重大水利工程——“引故入新”。工程线路总长20.8千米,隧洞全长约18.652千米,具有埋深大、距离长、洞径小、水文地质情况复杂等特点,是国内水利系统首次将盾构技术应用于“大埋深”隧洞的项目,也是国内最长盾构区间引水隧洞工程。

工程采用中铁装备打造的两台直径为3.83米的复合式土压平衡盾构机“新龙一号”“新龙二号”,两台盾构机分别从进出口相向掘进,单区间盾构隧道长约10千米,全程不设竖井,盾构机在洞内完成掘进对接,于2021年9月24日精准实现“双龙会”。该项目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。

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29台盾构:大兵团作战珠三角水资源配置工程

珠江三角洲水资源配置工程是国务院部署的一项重大水利工程,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。

广东榕江关埠引水工程是三江连通工程的关键控制性项目,分别采用中铁装备研制的1台双模盾构和3台双护盾TBM分区段掘进施工。设备表现出优异的耐磨性与地质适应性,实现了低成本、高效率的掘进施工。

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“一带一路”沿线的“水利使者”

中铁装备研制的盾构/TBM在“一带一路”沿线国家和地区广泛应用。应用于澳大利亚Snowy Hydro 2.0(雪山2.0水电站)项目建设的11.09米硬岩TBM(“中铁783号”),是我国出口的最大直径硬岩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”凭借刀具背装、小刀间距和刀具非线性布置等针对性设计,彻底解决了当地居民的引用水问题,让当地居民告别昂贵的桶装水。

此外,“中铁696号”TBM在杭州千岛湖引水项目隧洞施工时,提前一年完成洞通;“中铁667”“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……