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我国自主研制的“彩云号”硬岩掘进机在高黎贡山隧道成功应用

发布时间:2018-04-24    编辑:     文章来源:国务院国资委网站

  “云南十八怪,火车没有汽车快,不通国内通国外。”这句曾广为流传的民谣将真正成为历史。4月21日,与“歼20”“C919”共同当选央企十大国之重器的“彩云号”TBM(硬岩掘进机)在云南大瑞铁路高黎贡山隧道成功穿越第一个地层交接涌水带,掘进里程突破500米,单日掘进最高达到32.14米,这标志着我国自主研制的最大直径TBM在铁路隧道首次成功应用,意味着高黎贡山隧道这座中国第一铁路长隧正稳步迈向稳产高产阶段。

  

  硬岩掘进机“彩云号”在隧洞内

  “彩云号”TBM是中铁高新工业股份有限公司旗下中铁装备联合中国中铁隧道局集团、中国水利水电十四局集团及石家庄铁道大学为大瑞铁路高黎贡山隧道量身打造的世界最先进的大直径敞开式隧道硬岩掘进机。该设备于2017年8月1日在昆明中铁电建总装车间下线,整机长度约230米,重1900吨,刀盘开挖直径达到9.03米,填补了国内9米以上大直径硬岩掘进机的空白。

  地下工程“国家队”挑战“世界最难修铁路”

  高黎贡山隧道全长34.538千米,是中国第一铁路长隧,隧道最大埋深达1155米,进口段穿越18种岩性、12条断层;出口段穿越8种岩性、7条断层,其中2条为活动断层。作为国内隧道及地下工程领域的“国家队”,中国中铁隧道局大胆探索在复杂地质条件下采用TBM施工,其中出口正洞14千米采用2台TBM施工,同时设1条斜井、2座竖井辅助施工。跟随着现场工作人员乘坐一线工人平时上班的电车,颠簸中,进入一线工人施工作业现场,据了解,这条隧道具有“三高”(高地热、高地应力、高地震烈度)特性、堪称铁路建筑史上的“地质博物馆”,几乎囊括了隧道施工的所有不良地质和重大风险,被行业内称为“世界上最难修的铁路”。

  

  高黎贡山隧道

  在隧道内部施工现场,切身感受到“彩云号”TBM的“威力”,据现场工作人员介绍,“彩云号”工效是传统钻爆法施工的6至7倍,在满足快速破岩的同时,还在强化辅助工法方面进行了诸多创新,如增设了大尺度扩挖设计、钢筋排支护系统、前区即时喷混机械手系统、全周嵌藏式超前探测和超前注浆系统、在线实时超前地质预报系统和通风制冷系统等,以应对围岩变形、断层破碎带和岩爆、突水突泥、高地热等掘进中可能会遇到的风险。在施工过程中,面对最大超过每小时700立方米的涌水量,首先采用地质探测仪,摸清前方地质情况,必要的情况下先提前进行注浆加固和排水,再由“彩云号”进行掘进作业;同时通过调整掘进参数,减少对围岩的扰动和坍塌,确保施工安全。

  高新技术打造“地下工程施工航母”

  高黎贡山隧道不仅建设难度大,对生态环境保护的要求也极高。高黎贡山国家级自然保护区被世界野生生物基金会评为全球最重要的自然保护区之一。如果通过钻孔、装药、爆破的传统钻爆法开挖高黎贡山隧道,不仅施工风险系数高,而且洞内噪音大,烟尘大,还将对保护区生态产生不可逆的负面影响。因此,TBM的应运而生解决了这一难题,它是集机、电、液、气、激光、传导、测量、预报于一体,技术含量最高的工程装备,被誉为“地下工程施工的航母”。中铁装备设研总院副院长、“彩云号”总设计师贺飞表示,“彩云号”在高黎贡山经受住了断层交接带和涌水考验,标志着我国在极端复杂地质条件下的掘进机技术已达到世界领先水平。

  目前,中铁装备的创新团队继续完善隧道掘进机产品体系,完全掌握了TBM整机机电液集成控制技术、TBM滚刀刀圈耐磨增韧技术,攻克了TBM复杂施工环境下不良地质高精度成像与准确探测难题,构建了国际首个TBM施工信息综合服务云平台,首次实现了TBM掌子面在掘岩体力学参数的精确实时感知。

  抢占世界制高点 打造“全生命周期服务”

  据中国中铁隧道局大瑞铁路项目经理张建设介绍,在掘进里程突破500米后,“彩云号”运转状态良好,各项技术指标正常,已经开始向新的目标发起冲击。中铁高新工业也表示,公司还在不断创新产品技术和工程解决方案,加紧抢占世界制高点,未来,努力将中铁装备打造成为世界掘进机的研发制造中心。

  目前中铁装备正在研发的超大直径15米级TBM,已经突破了一系列关键技术难题,将为我国隧道施工和地下空间开发提供更好的解决方案。

  大瑞铁路通车后,昆明到瑞丽的乘车时长将从超过12个小时缩短到6小时以内。中国中铁也将继续深耕云南,致力于为云南基础设施建设提供投资、设计、咨询、施工、制造、服务的一站式解决方案,打造“全产业链”和“全生命周期服务”,重塑“南方丝绸之路”,为云南经济社会发展作出更大贡献。(国务院国资委网站 张维)



 
 
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