图为“逐梦号”可变径竖井扩孔掘进机作业示意图。
中铁装备供图
日前，国内首台可变径竖井扩孔掘进机“逐梦号”圆满完成浙江永嘉抽水蓄能电站排风竖井掘进任务，标志着国内竖井扩孔掘进机施工进入新阶段。
穿山、跨海、越江……在我国，90%以上的地铁隧道，穿越大江大河的铁路、公路隧道大都采用盾构机施工。但这些盾构机，多是横着挖隧道，而“逐梦号”却可以竖着挖隧道。
可以竖着挖的盾构机一般称为竖井掘进机，主要用于矿山、水利、铁路、公路等领域的竖井作业。
“竖井掘进机与传统盾构机虽然只是一竖一横之差，但出渣技术、推进技术、导向技术都不一样。”中铁装备竖井掘进机设计负责人齐志冲说。
看体型，“逐梦号”重约270吨，高27米，相当于9层楼高。它拥有“大脸盘”，上面长满了“铁齿钢牙”，可以“啃”硬岩、“吞”沙土。
看技能，“逐梦号”集23项创新技术于一体，搭载了智能测量、自动导向系统和设备状态检测与故障诊断系统，可实现智能辅助掘进。掘进期间，实现了地面远程操控、井下无人掘进。
看工效，过去挖竖井需要钻孔、装药、爆破、出渣、支护、清底一步步来，“逐梦号”创新采用了“定向钻+反井钻+扩孔掘进机扩井”的新工法，实现多个工序同时进行，大大提升竖井施工效率和安全性。
此外，“逐梦号”还是国内首台兼具可变径功能的竖井掘进机，开挖直径可在6.5米至8.0米间灵活调节。
去年11月20日，在浙江永嘉抽水蓄能电站项目施工现场，“逐梦号”顺利始发，主要担负电站排风竖井、1号和2号引水竖井掘进任务，掘进总里程达1334米。
在358米深排风竖井掘进任务中，“逐梦号”单日最快掘进16.8米，施工效率较传统钻爆法提升3至5倍，作业面人数减少70%，一举打破了竖井掘进机日进尺世界纪录。接下来，“逐梦号”将开启浙江永嘉抽水蓄能电站1号竖井掘进任务。
“除了用于抽水蓄能电站，‘逐梦号’还可以用于水利工程竖井、矿山工程竖井、交通隧道通风竖井、地下储油储气库等工程建设，为深大竖井建设提供了新装备、新工法，也为推进抽水蓄能电站建设全面机械化、智能化转型提供了借鉴。”齐志冲说。
竖井掘进机的研发并不轻松。
早在2011年，中铁装备就启动竖井装备研究，历时近10年攻关才取得突破。2021年，中铁装备成功研制出首台竖井掘进机，即世界首台全断面硬岩竖井掘进机“中铁599号”，弥补了全断面硬岩竖井掘进机及其施工工艺的空白，为千米级竖井全断面掘进技术难题提供了新的解决方案。2021年12月28日，“中铁599号”成功完成浙江宁海抽水蓄能电站排风竖井的掘进任务，验证了相关技术的可行性。
近年来，“中国造”盾构机日益受到全球市场欢迎，各类产品已出口至全球30多个国家和地区，连续8年产销量位居全球第一，在全球市场的占有率超七成。（记者李心萍）