河南洛宁抽水蓄能电站“钢铁穿山甲”精准贯通5020米隧洞

　　8月8日，经过420个日夜的掘进，国网新源控股集团有限公司“洛宁号”改进型超小转弯硬岩掘进机(TBM)完成施工首秀和整体拆机，累计掘进5020米，河南洛宁抽水蓄能电站厂房排水廊道和自流排水洞全线贯通。

　　4月20日，“洛宁号”TBM单班进尺突破20.029米、日进尺突破37.037米，6月月进尺突破615.172米，先后刷新了同级别小断面TBM施工最高单班进尺、日进尺、月进尺纪录。“洛宁号”TBM在厂房排水廊道和自流排水洞的成功应用，是掘进机技术领域的又一次突破，实现了“机械化减人、智能化换人”。

　　洛宁抽水蓄能电站工程区位于熊耳山北坡，地层岩性主要为燕山晚期斑状花岗岩，掘进难度大。抽水蓄能电站厂房排水廊道和自流排水洞通常采用人工钻爆法施工。但这种方式工艺质量不易控制，安全风险大，爆破易产生次生灾害，影响施工进度和质量。

　　“TBM是集机械、电子、液压、激光、控制于一体，高度机械化、智能化的大型隧道开挖成套设备，具有自动制导、一次成型、灵活快速、安全高效的特点。”洛宁抽水蓄能电站工程部主任殷康介绍，“TBM可根据不同洞室断面直径、水文地质等条件进行‘量体裁衣’式设计，适用于抽水蓄能电站工程。”国网新源集团发挥“电站群”建设优势，积极推动装备升级，在“文登号”TBM成功实践的基础上，进一步优化设计，打造更加适合抽水蓄能电站施工场景的TBM。

　　2020年9月4日，洛宁抽水蓄能电站成立TBM应用工作小组，开展专项研究。在充分考虑各洞室施工顺序的前提下，洛宁抽水蓄能电站将厂房排水廊道布置由分层布置调整为整体螺旋布置，使TBM设备能够沿厂房螺旋式往下开挖排水廊道和自流排水洞，再掘进至自流排水洞出口结束。

　　2021年6月3日，“洛宁号”TBM始发，如“钢铁穿山甲”般在地下掘进。在施工过程中，“洛宁号”TBM需要通过两个30米超小曲线180度转弯、12个30米超小曲线90度转弯、1个50米转弯及2个200米转弯，且厂房排水廊道与多个洞室存在空间交叉，掘进路线距离最近尾闸通风洞不足2米，施工安全风险大。

　　洛宁抽水蓄能电站工程部组织相关参建单位召开专题会，制订洞室爆破作业协调沟通机制及合理避炮措施，并通过爆破振动监测，优化相邻洞室爆破设计，最大限度降低爆破振动干扰，保障了“洛宁号”TBM安全平稳施工。

　　今年3月4日，“洛宁号”TBM在下坡掘进过程中突遇含水裂隙带，出水量一度达到每小时20立方米，随时都可能发生水淹设备的险情。

　　“如果出水不及时排出，价值上亿元的设备就可能被水浸泡。这不仅会造成设备损失，也会延误施工工期。”工程部专责高健回忆。高健立即组织施工单位紧急启用备用排水泵，并增加抽排水设备。经过8小时的抽排作业，洞内水位降低，确保了人员和设备安全。

　　解决了突遇含水裂隙带的困难后，工程部又遇到了运渣皮带积水积渣的情况。渣料中的细颗粒遇水后会形成淤泥，影响出渣效率。工程部通过优化设备皮带、进一步增加人员巡检频次等方法，解决了皮带积水积渣问题。

　　“洛宁号”TBM出洞前，要经过650米前期由施工单位按钻爆法开挖的“半成品”隧洞。工程部采取在原钻爆法施工洞段扩挖的方式。国内尚无此类施工先例。

　　短短650米的洞室中有三处扩挖的错车洞，洞内摆放着前期架设的42榀钢拱架。这导致“洛宁号”TBM的掘进姿态极难控制。遇到错车洞时，“洛宁号”TBM还需要偏心掘进。这是此次施工掘进中最为艰险的一段洞段。

　　“考虑到扩挖施工难度，施工单位曾经提出调整自流排水洞出洞位置，绕过已开挖段。但是根据现场地质情况，如果调整出洞位置，施工将会面临工期延长、投资增加的情况。”殷康介绍。

　　于是，殷康召集参建单位多次讨论，最终决定采取多测量、勤调整的掘进方案，减小掘进误差，并利用定制的支力架实现错车洞掘进，在最大限度保留钢拱架的前提下优化扩挖范围，实现扩挖日均进尺20.96米，使“洛宁号”TBM顺利通过此洞段，完成了全部掘进任务。（解克宇）