“北山一號(hào)”TBM始發(fā)掘進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)

11月18日，由中鐵十八局、鐵建重工聯(lián)合打造的我國(guó)首臺(tái)大坡度螺旋隧道掘進(jìn)機(jī)“北山一號(hào)”，在甘肅省肅北縣馬鬃山中國(guó)北山地下實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目正式投入使用，它將承擔(dān)地下實(shí)驗(yàn)室主體工程斜坡道的開挖任務(wù)。

北山地下實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目采用“一斜坡道+兩層平巷+三豎井”主體架構(gòu)方案，在盡可能減少對(duì)場(chǎng)區(qū)巖體擾動(dòng)范圍和避免較大斷裂構(gòu)造的情況下，形成的斜坡道螺旋下降2圈到達(dá)-560米主試驗(yàn)水平，在中間部位-280米水平設(shè)輔助試驗(yàn)水平。

中鐵十八局承建的北山地下實(shí)驗(yàn)室的關(guān)鍵性主體工程——螺旋斜坡道工程，全長(zhǎng)約7.2公里，由地表向下順時(shí)針螺旋式掘進(jìn)，綜合坡度為10%，相當(dāng)于隧道每向前開挖10米，高度就要下降1米。

作為我國(guó)首個(gè)采用全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)（TBM）施工的斜坡道工程，該項(xiàng)目在施工中需要破解設(shè)備在連續(xù)性大坡度隧道中螺旋小轉(zhuǎn)彎掘進(jìn)的難題。同時(shí)，螺旋斜坡道工程地質(zhì)以花崗巖為主，石英含量達(dá)到25%至30%，巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度超過(guò)230兆帕，屬于施工難度大的極硬巖地質(zhì)。

極硬巖、大坡度螺旋掘進(jìn)施工的工程特點(diǎn)，給工程建設(shè)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。為此，中鐵十八局聯(lián)合鐵建重工，自主研制了我國(guó)首臺(tái)大坡度螺旋隧道掘進(jìn)機(jī)“北山1號(hào)”?！氨鄙?號(hào)”長(zhǎng)約100米，直徑為7.03米，采用極硬巖刀盤設(shè)計(jì)，刀盤與滾刀之間形成臨空面，相比傳統(tǒng)平面刀盤的破巖效率提高了3倍，可以滿足工程極硬巖的施工要求。為了增加掘進(jìn)機(jī)在大坡度螺旋轉(zhuǎn)彎的靈活性，研制團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了主機(jī)系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)，加之先進(jìn)的導(dǎo)向、方向控制預(yù)警、輔助駕駛自動(dòng)巡航系統(tǒng)，使掘進(jìn)機(jī)具備了大坡度螺旋曲線掘進(jìn)能力，能夠?qū)崿F(xiàn)水平200米轉(zhuǎn)彎半徑、同時(shí)豎向380米曲線半徑螺旋式掘進(jìn)。

“北山1號(hào)”TBM在長(zhǎng)沙下線

在研制過(guò)程中，研制團(tuán)隊(duì)結(jié)合多年的TBM研發(fā)、制造和施工經(jīng)驗(yàn)，成功攻克了TBM縱向掘進(jìn)方向控制核心技術(shù)，這也代表了該領(lǐng)域在全球范圍內(nèi)的尖端技術(shù)。

據(jù)悉，中國(guó)北山地下實(shí)驗(yàn)室于2021年6月正式開工，建設(shè)周期84個(gè)月。全面建成后，該實(shí)驗(yàn)室將成為世界上規(guī)模最大、功能最全、參與范圍最廣的地下實(shí)驗(yàn)室，填補(bǔ)我國(guó)在高放廢物處置技術(shù)地下現(xiàn)場(chǎng)研發(fā)平臺(tái)及設(shè)備的空白，為攻克高放廢物地質(zhì)處置這一世界性難題提供試驗(yàn)平臺(tái)和基礎(chǔ)。