我国突破小半径硬岩掘进关键技术 自主研制系列装备刷新多项世界纪录

问题——地下工程正朝着更深、更复杂的方向发展。抽水蓄能电站地下洞室、城市综合管廊以及过江过海隧道等项目,常因地形地貌、既有建筑、红线边界和生态敏感区等限制,不得不采用紧凑布局和连续转弯设计。然而,传统掘进设备转弯半径大、纠偏能力不足,在硬岩、破碎带及软硬互层等复杂地层中,容易引发管片错位、出渣困难、姿态失控等问题,成为影响工期、安全和成本的主要瓶颈。 原因——小半径转弯的根源在于设备“刚性”与“地质适配性”的矛盾。盾构机和TBM机身长、刚度高,转弯时与围岩及衬砌的摩擦增大,易造成施工扰动;同时,复杂地层的地质条件变化快,掘进参数、支护节奏和出渣效率需与转弯动作精准匹配,对设备的预测能力、执行精度和系统协同提出了更高要求。业内普遍认为,转弯能力已成为衡量高端掘进设备性能的关键指标之一。 影响——技术突破正改变工程组织方式。企业表示,其小半径转弯技术已覆盖从超大直径盾构机到微型TBM的全规格产品,推动掘进设备从“依赖工法调整”向“主动适应地质”升级。例如,自主研制的“兴业号”15.76米盾构机通过主动铰接设计,将传统刚性摩擦转化为可控柔性转向能力,在珠海兴业路隧道工程中实现450米以内的转弯半径控制,并在复杂地层中完成掘进任务,为城市密集区隧道设计提供了更大灵活性。 在硬岩TBM领域,“墨子号”双护盾TBM(开挖直径6.53米)针对抽水蓄能电站等场景,将转弯半径缩小至50米以内。该设备通过地质预判、动态支护和姿态控制集成技术,提升了纠偏精度和施工稳定性,为硬岩曲线隧洞施工提供了可复制的解决方案。另一款“安岳号”敞开式TBM(直径3.53米)最小转弯半径达25米,应用于安徽岳西抽水蓄能电站项目验证了其在狭小空间、高水压条件下的适应能力。 对策——面对“深地、深埋、密集”的工程需求,装备研发需从单点创新转向体系化能力建设。专家建议:一是加强复杂地层探测与风险预警;二是实现掘进、支护、出渣等环节的协同优化;三是依托重大工程建立全生命周期数据库和评价标准,提升国产设备的可靠性和可维护性。 前景——随着新型城镇化、抽水蓄能工程及城市更新需求增长,小半径转弯掘进设备将迎来更广泛应用。更高精度、更强适应性的技术将推动地下工程从“被动加固”向“主动避让”转变。未来,智能感知、实时控制和绿色施工等领域的创新将成为行业焦点。

地下工程的每一米推进,都是技术与创新的体现。从“兴业号”到“墨子号”“安岳号”——中交天和以诸多突破证明——核心技术源于对自主创新的坚持。在国家深地战略加速的背景下,中国掘进装备正从国内工程走向全球舞台。