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“穿山鐵甲”護生態

——國內最小直徑TBM機在鄂北工程應用

 陽春三月,風和日煦。3月28日上午10時,隨著“鄂北寶林號”TBM機旋轉刀盤抵近硬巖,一塊塊碎石被傳送帶陸續運出鄂北水資源配置工程寶林隧洞洞口。這標志著國內最小直徑的敞開式硬巖隧道掘進機——“鄂北寶林號”TBM掘進機正式投入生產。

當日,記者在鄂北水資源配置工程寶林隧洞內看到,鋼架整齊,軌道分列,鼓風機轟鳴,長長的渣土傳送帶從TBM機刀盤處延伸至洞外,洞內從電氣液壓等后配套到支護設備和主機,一切運轉井然有序。接下來的18個月里,“鄂北寶林號”TBM掘進機將如同“穿山鐵甲”一般掘進于鄂北地區水資源配置工程施工難度最大的寶林隧洞內。

寶林隧洞地處湖北省廣水市和大悟縣交界處,全長13.84公里,是鄂北工程進度控制性工程,其施工進度關系到鄂北工程能否完成三年建成、五年通水的建設目標。鄂北地區水資源配置工程建設與管理局副局長杜受富介紹,由于寶林隧洞穿越中華山國家森林公園,地質條件復雜、埋深大、交通布置困難。如果使用常規鉆爆施工法,至少要打6個支洞,不僅對中華山國家森林公園的環境造成破壞,而且施工進度慢、安全風險高,為確保工程“永久、生態、高效、廉潔”目標,最終決定采用TBM設備開挖。

“采用TBM掘進施工,施工速度是常規鉆爆法的8倍至10倍,勞動力投入小,安全風險低,最重要的是可以少打3個支洞,最大程度減小對生態的破壞。”寶林隧洞項目施工方中國水電六局四分局局長趙福全說,“雖然成本較高,但它還是我們的最佳選擇。”

TBM又稱全斷面隧道掘進機,掘進、支護、出渣等施工工序并行連續作業,是機、電、液、光、氣等系統集成的工廠化流水線隧道施工裝備,具有掘進速度快、利于環保、綜合效益高等優點,可實現傳統鉆爆法難以實現的復雜地理地貌深埋長隧洞的施工,在中國鐵道、水電、交通、礦山、市政等隧洞工程中廣泛應用,在湖北水利系統重大工程建設中尚屬首次。

針對工程實際,中國鐵建重工集團有限公司量身打造研制生產了首臺國產小直徑敞開式硬巖隧洞掘進機,該設備直徑4米,全長290米,比一列高鐵還長90米,其中刀盤重量達43噸,主梁重達90噸,總重約750噸,具有成洞速度快、質量高、安全環保等特點。2017年1月14日在湖南長沙下線,并取名“鄂北寶林號”,成為國內首臺完全擁有自主知識產權的最小直徑敞開式硬巖隧道掘進機。

“國內掘進機目前最小口徑為4.5米,而“鄂北寶林號”直徑4米,系統集成技術難度可想而知。”設備制造方、中鐵重工技術總監劉紹寶介紹,“修地鐵的盾構機主要在泥土中掘進,而TBM的施工對象是硬巖。這就是切菜刀和砍骨刀的區別。而要把千鈞力的‘砍骨刀’藏力于刀鋒,自然是尺寸越小難度越大。”

為在寶林隧洞施工中更好地保護中華山國家森林公園生態環境,“鄂北寶林號”TBM掘進機在技術上攻克了“小直徑TBM系統集成”“人員物流通道布置”“通風除塵管道布置”以及“小直徑刀盤聯體刀箱設計”等難題,具有成洞速度快、質量高、安全環保等特點。小直徑敞開式TBM掘進法,此前國內尚沒有在同類小直徑隧洞開挖的施工實踐。“鄂北寶林號”這種小直徑TBM對水利工程建設新技術、新裝備、新工藝的探索實踐具有示范引領作用。其在鄂北水資源配置工程中的成功應用,對于全國范圍內跨流域調水工程都具有廣泛的指導意義。劉紹寶介紹:“浙江朱溪水庫和福建龍巖水庫等有關水利項目受到鄂北工程的啟發,也計劃采用這種小直徑TBM施工。”

文章作者:陳松平 梅雪峰責任編輯:賈茜
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