前不久,中铁工业旗下中铁装备研制的国产首台大直径大倾角斜井TBM(硬岩掘进机)“永宁号”,胜利完成位于河南洛阳的洛宁抽水蓄能电站斜井掘进,开挖速度是传统工法的4至5倍。
体力与智力双重考验
在洛宁抽水蓄能电站项目中,“永宁号”TBM要开挖的是连接上下水库的引水斜井,起点海拔500米,终点海拔1050米,垂直落差超过550米,施工的1号斜井长927米、2号斜井长873米。
机器轰鸣,装载车把渣土运出,约20分钟一趟。渣土车后方,工字钢焊接而成的轨道向上延伸,一头扎进山梁里,轨道尽头,是中铁装备项目服务经理李应海和他的工友每天工作的地点。
“来吧,开始爬山!”李应海大手一挥。在设备2023年1月首次始发后的掘进初期,工人们需要爬20多分钟,才能从设备尾部到达工位,大家戏称“想上班、先爬山”。由于这是行业第一个TBM斜井项目,初期经验不足,为解决问题大家有时一天要爬五六趟,一天结束后“两腿直打颤”。
爬上去,仅仅是这项任务里最简单的事,在接近40度的斜面上作业才是真正的体力与智力的双重考验。李应海是为“永宁号”TBM第一个换刀的人,他和工友先把刀具放在绞车上,送到刀具运输通道内,再拉倒链往返倒运三四次。作业时,还要努力维持自身平衡。“在平洞里,换刀最多半个小时,在这里需要2至3个小时。”李应海说。
技术与勇气缺一不可
从水平掘进到大坡度向上掘进,看似简单,但是隧道掘进机施工方向改变的背后,是出渣技术、推进技术等各系统变革性的创新。“隧道施工时,斜角越大,掘进机越易下滑,这是个世界性难题。此外还有刀具的消耗、如何高效出渣,都是难题。国外专家直接劝我们放弃,因为风险太大,不值得。”“永宁号”TBM整体设计师、中铁装备技术中心工程师于庆增说道。
对于值得不值得,中铁装备技术中心副主任贺飞说:“2017年在做世界首台超小转弯半径TBM的时候,我们遇到的情况几乎和现在一模一样。同样的行业难题,同样苛刻的工程条件,国内外同样没有先例可循。当时我们基于技术积累和经验,认为这个项目风险大、技术难,但值得一试。”
时间会给予勇敢探索的人最好的答案。2020年,世界首台超小转弯半径硬岩掘进机“文登号”成功贯通隧道,对于推动抽水蓄能电站智能化施工具有里程碑意义,也奠定了中铁装备产品在抽水蓄能行业的领军地位。如今,“永宁号”TBM的成功应用,又为我国抽蓄电站全方位采用机械化施工提供了新方法、新思路。
专业和严谨是研发人员的底气:为了防止千吨重的设备断电后下坠,设计了双重防溜车系统,对防溜结构核心部件进行了一个月的真实工况模拟;为了解决高效开挖难题,研究花岗岩渣石在40度倾角情形下的跌落轨迹……
承诺与服务相互印证
项目掘进结束后,李应海发了一条朋友圈信息,“有始有终,完美收官”。第二次的掘进确实堪称完美。2023年12月14日,“永宁号”1号斜井贯通,历时11个月。2024年9月9日,2号斜井贯通,用时4个多月。
“这是我们和业主、客户通力合作的结果。”中铁装备华中区域服务部负责人万红军说,由于国内没有相关经验可以借鉴,使用斜井TBM施工,不管对于设备方,还是施工方,面对的都是“第一次”的挑战。“永宁号”TBM开挖直径7.23米、全长120多米,但这个庞然大物在现场组装时,可供组装作业的场地长度仅有50米。最终,公司技术团队和客户项目团队不断探索与试验,确定了边组装、边步进、边调试的方案,仅用20余天就完成了整机全部组装,与在宽阔的平洞TBM场外组装速度相差无几。
掘进初期,为了保障进度,技术团队直接把电脑和工位从郑州的办公室搬到项目现场。掘进过程中,李应海和十多名服务工程师“全天候全方位”地服务。用他的话说,这是在“主动融入客户,不管有事没事,都到设备上去,方便随时发现问题、解决问题”。他们先后解决了物料运输系统安装、运输系统与斜井TBM匹配等难题,同时积极收集客户反馈和需求,并共同开发共有知识产权,完成专利申报40项,已授权30项,发表核心论文8篇。
“贵公司服务人员出色表现给我们留下了深刻的印象……他们冲锋在前、挺身而出,用实际行动诠释了‘客户至上,同心协力’的宗旨。”来自水电六局的感谢信这样写道。在“永宁号”TBM掘进的近2年时间里,中铁装备服务、研发团队共收到4封感谢信和1面锦旗。 (董超雯 薛巧蕊)