2025-05-06 3993 0
2025年5月10日，是習近平總書記考察中鐵裝備集團并作出“三個轉(zhuǎn)變”重要指示十一年。在“三個轉(zhuǎn)變”重要指示指引下，中鐵裝備始終以破界的自信和勇氣，攜手合作伙伴突破技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)從單一應用場景延伸至復雜應用場景，從單一孤立產(chǎn)品選代至譜系化多元產(chǎn)品，通過地下工程裝備革新，不斷重構(gòu)人類探索深地空間邊界，向地球深部空間挺進。在第九個“中國品牌日”來臨之際，我們將推出三大場景譜系化應用專題報道，展現(xiàn)“中國創(chuàng)造”在極限工況下的技術(shù)突破。
綠色發(fā)展是高質(zhì)量發(fā)展的底色。近年來，在“雙碳”目標引領(lǐng)下，我國能源綠色低碳轉(zhuǎn)型持續(xù)推進，新型電力系統(tǒng)加速構(gòu)建，新能源占比不斷提升，以風力、光伏等“新能源”發(fā)電設(shè)施的裝機量和發(fā)電量逐年攀升。同時，新能源“靠天吃飯” 和出力“不穩(wěn)定”的特點，也給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運營和電力調(diào)度帶來了巨大挑戰(zhàn)。在此背景下，抽水蓄能電站憑借技術(shù)成熟、儲能規(guī)模大、成本可控等優(yōu)勢，化身“超級充電寶”，對促進新能源消納發(fā)揮了良好的作用，為國家能源轉(zhuǎn)型構(gòu)筑起了可靠的安全屏障。
▲ 我國首個使用TBM工法建設(shè)的抽水蓄能電站——文登抽水蓄能電站
無儲能，不風光。如今，中國抽水蓄能電站建設(shè)正以前所未有的熱度與速度蓬勃推進。但是，受限于抽水蓄能電站的特殊性，其地下洞室規(guī)模大、隧洞繁多，主要采用鉆爆法施工，施工效率低、安全風險高、作業(yè)環(huán)境差，對相鄰工程干擾大。如何提高抽蓄電站機械化施工水平、加快電站建設(shè)進度、縮短建設(shè)周期，成為現(xiàn)階段亟需解決的問題。
中鐵裝備作為國內(nèi)地下工程裝備領(lǐng)域的“國家隊”，針對抽水蓄能電站隧洞施工的的共性難題，加強科技與裝備創(chuàng)新為抽蓄行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入全新的“裝備動能”，自2019年起，中鐵裝備各類型隧道掘進機在全國各大抽蓄工程中“大顯身手”，以高效掘進、精準施工的硬核表現(xiàn)，為推動抽水蓄能電站建設(shè)新革命作出了積極貢獻。從大國重器到民生工程，中鐵裝備正以“裝備智造”賦能綠色發(fā)展，為“雙碳”目標落地貢獻中國智慧！
破局超小轉(zhuǎn)彎半徑，開啟抽蓄掘進新紀元
▲ 世界首臺小斷面超小轉(zhuǎn)彎半徑TBM“文登號”
“靈活轉(zhuǎn)彎”打開新市場。2019年，中鐵裝備承擔山東文登《抽水蓄能電站地下隧洞開挖機械化施工關(guān)鍵技術(shù)研究及應用》課題中小直徑TBM研發(fā)并帶機試點應用，同年9月，全球首臺緊湊型超小轉(zhuǎn)彎半徑硬巖TBM“文登號”下線，并于次年9月完成文登抽蓄中平洞壓力鋼管廊道和廠房中下層排水廊道TBM施工任務，標志著國產(chǎn)TBM技術(shù)首次應用于抽水蓄能工程，填補了行業(yè)空白。自此，抽蓄電站洞室設(shè)計標準化、線路優(yōu)化、行規(guī)、定額以及多場景TBM研究逐漸成為趨勢。
超小轉(zhuǎn)彎半徑TBM如同“會拐彎的鋼鐵蚯蚓”，以“小半徑、大能量”突破復雜地質(zhì)建設(shè)瓶頸，在狹窄山體內(nèi)靈活轉(zhuǎn)向（最小轉(zhuǎn)彎半徑僅30米），最大限度解決了抽水蓄能電站小洞室施工難、風險高、進度慢等問題，降低了施工安全風險、提升了工藝質(zhì)量、保障了開挖進度、改善了施工環(huán)境，開挖速度通常為鉆爆法提升5倍左右。
▲ 世界首臺大直徑超小轉(zhuǎn)彎半徑TBM“撫寧號”
從中鐵裝備全球首臺超小轉(zhuǎn)彎半徑TBM“文登號”成功破局開始，再到“吉光號”“洛寧號”“撫寧號”等一系列“會拐彎”的TBM成功應用，創(chuàng)新成果已在河南洛寧、河北撫寧、廣西南寧、浙江縉云等全國36個重大抽蓄工程中實現(xiàn)應用，全面覆蓋自流排水洞、排水廊道、交通洞、通風洞、勘探平硐等抽水蓄能電站地下平洞工程，顯著提高地下洞室工程本質(zhì)安全水平和實體質(zhì)量，真正實現(xiàn)“機械化換人，自動化提效”，以核心技術(shù)優(yōu)勢持續(xù)推動抽蓄行業(yè)機械化升級，助力綠色能源建設(shè)新革命。
攻堅大傾角斜井，引領(lǐng)引水隧洞新突破
抽蓄電站由上水庫、下水庫、輸水道、廠房及開關(guān)站等部分組成，其中，上下水庫之間引水斜井是抽水蓄能電站的“咽喉”，承擔著上下水庫間數(shù)萬噸水能的高效輸轉(zhuǎn)核心使命。
▲ 國內(nèi)首臺大直徑大傾角斜井TBM"永寧號”
“斜向上”開拓新領(lǐng)域。2022年8月，由中鐵裝備研制的國內(nèi)首臺大傾角大直徑斜井硬巖掘進機“永寧號”正式下線，應用于洛寧抽水蓄能電站2條引水斜井?！坝缹幪枴弊鳛樘钛a我國大傾角斜井施工領(lǐng)域技術(shù)空白的“國之重器”，攻克了大傾角防溜車、材料運輸?shù)仁澜缂夒y題，以高效掘進能力推動我國抽水蓄能電站建設(shè)邁向機械化、智能化新階段。
2024年9月，“永寧號”TBM在河南洛寧抽蓄電站2號引水斜井精準貫通，實現(xiàn)洛寧抽蓄兩條“咽喉”隧洞全線貫通。施工期間，“永寧號”TBM不斷“爬”出新速度，創(chuàng)下了日進尺22.75米、月進尺331.065米的國內(nèi)新紀錄，更將傳統(tǒng)引水上斜井、中平洞和下斜井的三級結(jié)構(gòu)優(yōu)化為一級斜井方案，開創(chuàng)了國內(nèi)抽水蓄能電站建井新模式。
從“永寧號”下線到全線貫通，不僅打破了傳統(tǒng)鉆爆法施工的壁壘，也為后續(xù)國內(nèi)TBM在復雜的大傾角環(huán)境中施工提供了重要的借鑒意義，將進一步推動抽水蓄能電站建設(shè)的機械化施工進程，為抽水蓄能電站工程建設(shè)管理轉(zhuǎn)型升級注入新的動力。
創(chuàng)新豎井施工新模式，從單一工程到多領(lǐng)域邁進
▲ 國內(nèi)首臺可變徑豎井擴孔掘進機“逐夢號”
2025年2月，中鐵裝備自主研發(fā)的國內(nèi)首臺可變徑豎井擴孔掘進機“逐夢號”在永嘉抽蓄電站358米深排風豎井工程中圓滿完成掘進任務，開創(chuàng)國內(nèi)豎井智能掘進的先河?！爸饓籼枴崩塾嬀蜻M325.5米，施工效率較傳統(tǒng)鉆爆法提升3到5倍，單日最快掘進16.8米，一舉打破了豎井掘進機日進尺世界紀錄，首創(chuàng)的“定向鉆+反井鉆+擴孔掘進機擴井”創(chuàng)新工法，實現(xiàn)了掘進、支護、出渣、導向等多工序的同步施工，使永嘉抽蓄電站引水系統(tǒng)開挖質(zhì)量達到行業(yè)頂尖水平。
▲ 世界首臺全斷面硬巖豎井掘進機“中鐵599號”
這一突破背后，是中鐵裝備十余年自主創(chuàng)新的厚積薄發(fā)。自2011年啟動豎井裝備研究以來，中鐵裝備歷時近11年，于2021年成功研制世界首臺全斷面硬巖豎井掘進機“中鐵599號”，該設(shè)備實現(xiàn)垂直向下90度掘進，融合傳統(tǒng)豎井施工與全斷面隧道掘進理念，首次達成動力下沉、井下無人掘進及地面遠程操控，較傳統(tǒng)工法減少施工人員50%以上，掘進效率提升2倍以上，為千米級豎井全斷面掘進技術(shù)難題提供全新范例。
從“中鐵599號”到“逐夢號”，中鐵裝備以“十年磨一劍”的定力，持續(xù)向深地進軍，突破豎井掘進技術(shù)“無人區(qū)”，為推進抽水蓄能電站豎井建設(shè)全面機械化、智能化轉(zhuǎn)型提供了借鑒，也為后續(xù)水利工程、礦山開發(fā)、交通基建等領(lǐng)域的深大豎井建設(shè)提供了成套智能裝備與創(chuàng)新施工方案。
當前，中國水利發(fā)展已進入新階段，中鐵裝備將以“三個轉(zhuǎn)變”重要指示十一年為契機，乘勢而上，研制更多高品質(zhì)產(chǎn)品，服務更多重點水利水電工程建設(shè)，持續(xù)為抽水蓄能電站建設(shè)提供全方位機械化解決方案，為“雙碳”目標落地注入澎湃裝備動力。
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