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國家戰(zhàn)略工程與核心技術(shù)突破
全球首臺(tái)可變徑斜井巖石隧道掘進(jìn)機(jī)"天岳號(hào)"于2025年6月6日在湖南平江抽水蓄能電站首條引水斜井全線貫通，標(biāo)志著我國高端裝備制造實(shí)現(xiàn)重大技術(shù)自主突破。該裝備由國網(wǎng)新源湖南平江抽水蓄能有限公司、中國鐵建重工集團(tuán)股份有限公司、中國水利水電第八工程局有限公司聯(lián)合研制，總長87米，總重900噸，攻克了50°超大傾角連續(xù)爬坡、6.5米至8米超大范圍無損變徑、R50米超小豎直轉(zhuǎn)彎等三項(xiàng)世界級(jí)難題。技術(shù)攻關(guān)歷時(shí)5年，形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)126項(xiàng)，主導(dǎo)編制《抽水蓄能電站斜井TBM施工技術(shù)規(guī)范》等3項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)全球超大坡度兩級(jí)斜井全斷面機(jī)械化施工空白。工程應(yīng)用首次實(shí)現(xiàn)無導(dǎo)臺(tái)始發(fā)、平洞與斜井全斷面連續(xù)掘進(jìn)，推動(dòng)我國抽水蓄能電站設(shè)計(jì)施工水平躋身國際領(lǐng)先行列，為"十四五"能源規(guī)劃實(shí)施提供核心裝備支撐。
技術(shù)參數(shù)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)體系
"天岳號(hào)"集成四大獨(dú)創(chuàng)技術(shù)體系，技術(shù)參數(shù)達(dá)國際頂尖水平。大范圍無損變徑系統(tǒng)首創(chuàng)可轉(zhuǎn)換式刀盤邊塊設(shè)計(jì)與液壓驅(qū)動(dòng)盾體擴(kuò)展技術(shù)，15分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)開挖直徑6.53米與8米間無損切換，變徑精度誤差≤2毫米，較傳統(tǒng)工法效率提升10倍。刀盤配備42把19英寸滾刀，最大推力12,000千牛，刀盤扭矩6,900千牛·米，適應(yīng)花崗巖單軸抗壓強(qiáng)度250兆帕以上地質(zhì)條件。50°傾角防溜控制技術(shù)研發(fā)復(fù)合式多點(diǎn)錨固防溜系統(tǒng)，集成液壓夾緊機(jī)構(gòu)與摩擦制動(dòng)模塊，坡度爬升工況下最大防溜力達(dá)9,000千牛，確保設(shè)備在50°斜井內(nèi)掘進(jìn)時(shí)位移偏差≤5厘米。R50米超小轉(zhuǎn)彎技術(shù)采用鉸接式盾體結(jié)構(gòu)與主動(dòng)糾偏系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)50米半徑豎直彎道連續(xù)掘進(jìn)，轉(zhuǎn)彎段管片拼裝錯(cuò)臺(tái)量≤3毫米，較國際同類設(shè)備極限轉(zhuǎn)彎半徑縮小60%。智能化施工平臺(tái)搭載地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)（探測(cè)距離30米）與實(shí)時(shí)姿態(tài)監(jiān)控模塊，巖體完整性系數(shù)在線分析誤差≤5%，掘進(jìn)軸線偏差控制±20毫米內(nèi)，數(shù)據(jù)采集頻率每秒10次。
平江電站工程應(yīng)用與施工效能
湖南平江抽水蓄能電站1號(hào)引水系統(tǒng)下斜井及彎段全長502.92米，最大坡度50°，豎向轉(zhuǎn)彎半徑50米，穿越F23、F26等4條斷層破碎帶（最長40米），圍巖類別以Ⅲ類、Ⅳ類為主。傳統(tǒng)鉆爆法施工需18個(gè)月，月均進(jìn)尺僅120米，超挖量達(dá)30厘米，安全風(fēng)險(xiǎn)極高。"天岳號(hào)"于2023年10月7日完成全球首次R50米豎直轉(zhuǎn)彎，2025年6月實(shí)現(xiàn)全線貫通，創(chuàng)下三項(xiàng)里程碑紀(jì)錄。掘進(jìn)效率方面最高日進(jìn)尺30.712米，平均月進(jìn)尺380米，較鉆爆法提速3倍，工期縮短至14個(gè)月。質(zhì)量控制方面隧洞初支一次成型，超挖量≤5厘米，圍巖擾動(dòng)降低70%，混凝土噴射回彈率控制在8%以下。安全保障方面實(shí)現(xiàn)"零傷亡"施工，人員投入由120人減至40人，高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)壓降67%。工程累計(jì)節(jié)約支護(hù)混凝土1.2萬立方米，減少炸藥用量1,425噸，降低粉塵排放86%，折合減少碳排放8,600噸。
全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新與標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)
裝備制造領(lǐng)域中國鐵建重工攻克大坡度驅(qū)動(dòng)密封技術(shù)（承壓12兆帕）、變徑機(jī)構(gòu)精密加工（部件公差≤0.01毫米）等12項(xiàng)核心工藝，關(guān)鍵部件國產(chǎn)化率100%，液壓系統(tǒng)密封件壽命達(dá)10,000小時(shí)。施工工法領(lǐng)域水電八局創(chuàng)新"掘進(jìn)-支護(hù)-出渣"同步作業(yè)模式，研發(fā)特種豆礫石噴射系統(tǒng)（噴射速度25米/秒），錨桿安裝精度達(dá)±2°，管片拼裝時(shí)間壓縮至18分鐘/環(huán)。地質(zhì)適配領(lǐng)域針對(duì)斷層破碎帶開發(fā)超前注漿加固工藝，采用超細(xì)水泥-水玻璃雙液漿，漿液擴(kuò)散半徑3米，注漿壓力8兆帕，巖體滲透系數(shù)降至1×10??厘米/秒以下。技術(shù)成果納入國家能源局《抽水蓄能創(chuàng)新發(fā)展示范目錄》，建立斜井TBM施工九大工法標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋設(shè)備安裝（軸線偏差≤5毫米）、掘進(jìn)參數(shù)（推力梯度控制±5%）、應(yīng)急處理（涌水封堵響應(yīng)≤30分鐘）等全流程規(guī)范。
經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益與行業(yè)變革
"天岳號(hào)"應(yīng)用產(chǎn)生顯著經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。工程成本方面單公里施工成本降低32%，平江電站節(jié)約投資2.3億元，設(shè)備利用率達(dá)91.5%。安全效益方面減少高危作業(yè)面18個(gè)，事故發(fā)生率下降90%，工傷保險(xiǎn)費(fèi)率降至0.8‰。產(chǎn)業(yè)拉動(dòng)方面帶動(dòng)高端軸承、液壓密封件等產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)，新增產(chǎn)值14.5億元；壓力鋼管智能焊接機(jī)器人等12項(xiàng)衍生技術(shù)轉(zhuǎn)化至裝備制造領(lǐng)域。技術(shù)推廣至浙江永嘉、河北撫寧等12個(gè)抽水蓄能項(xiàng)目，累計(jì)壓縮工期逾42個(gè)月，減少人工投入15.6萬工日。環(huán)保貢獻(xiàn)方面每公里隧洞施工節(jié)電120萬千瓦時(shí)，平江電站投運(yùn)后年調(diào)峰電量達(dá)19.71億千瓦時(shí)，等效減排二氧化碳146萬噸，相當(dāng)于新增森林面積10.3萬畝。
技術(shù)輻射與行業(yè)標(biāo)桿意義
"天岳號(hào)"技術(shù)衍生形成系列化裝備體系。豎井領(lǐng)域衍生國內(nèi)首臺(tái)可變徑豎井?dāng)U孔掘進(jìn)機(jī)"逐夢(mèng)號(hào)"，應(yīng)用于浙江永嘉抽水蓄能電站通風(fēng)豎井工程，豎井深度198米，擴(kuò)孔直徑由5米至7.5米，施工效率提升2.5倍。鐵路領(lǐng)域支撐全球首臺(tái)大直徑雙護(hù)盾土壓組合式掘進(jìn)機(jī)研制，應(yīng)用于廣花城際鐵路項(xiàng)目，開挖直徑9.13米，最小轉(zhuǎn)彎半徑250米，月進(jìn)尺突破420米。國際突破方面設(shè)備參數(shù)超越德國海瑞克同類型產(chǎn)品，50°傾角施工能力為國際現(xiàn)有裝備極限值的1.7倍，無損變徑范圍擴(kuò)大40%。該成果入選2023年"湖南十大科技新聞"，獲中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)，專利技術(shù)許可至"一帶一路"沿線國家或地區(qū)，首臺(tái)出口設(shè)備將于2026年應(yīng)用于巴基斯坦科哈拉水電站。
數(shù)據(jù)來源：國網(wǎng)新源湖南平江抽水蓄能有限公司工程驗(yàn)收?qǐng)?bào)告、中國鐵建重工集團(tuán)股份有限公司技術(shù)白皮書、水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院評(píng)估文件。
