中交天和研制的关键装备在深地空间“穿针引线”

10月16日，中国地下工程装备研制取得重大突破---由中交天和自主研制、用于山东枣庄山亭抽水蓄能电站地下工程开挖直径6.53米的“墨子号”双护盾硬岩掘进机（TBM）下线。“墨子号”凭借全球“最小转弯半径”技术，刷新同类（6米级）地下掘进装备技术极限。

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山东枣庄山亭抽水蓄能电站地下工程，堪称“地下迷宫大冒险”。地层结构犹如千层酥，既分布坚硬的石灰岩，夹杂松软的页岩，还暗藏溶洞、断层和地下水，掘进时稍有不慎就可能遭遇塌方或涌水险情。而更大挑战在于掘进路线曲折复杂，“墨子号”需在3.25公里深层地下，完成高难度“花式走位”---从顶拱中导洞出发，返回上层排水廊道岔口后进入上游排水廊道，沿斜坡一路向下穿越交通洞，再转入尾水隧洞支洞，先后穿越2号、1号尾水隧洞，最终从下水库进出水口“破土而出”，一路需完成包括60米极限半径在内多个急转弯（相当在标准泳池完成U型掉头），堪称TBM掘进“花样滑冰”。复杂的转场路线和极限转弯半径，在全球同类工程中属首次。

面对连续急转弯带来的“卡壳”、排渣不畅乃至“迷路”风险，中交天和研发团队为“墨子号”量身打造系统性解决方案，确保在深地空间灵活穿行、精准掘进。在破岩能力上，“墨子号”的“牙齿”全面升级：边刀加垫块设计将掘进范围扩大80毫米，配合更强壮的20寸刀盘，硬岩掘进效率显著提升。在灵活性上，装备采用“倒锥形”设计，结合“短护盾”与轻量化后配套系统，整体转向更加自如；推进系统采用V型油缸，如同灵巧关节，确保在狭小空间内转身流畅，避免“磕碰”。排渣系统同步优化：输送带被拆分为多段，配备密集挡边辊轮、深槽托盘与挡带装置，通过加密托辊间距、V型托举结构及可移动接料斗，彻底解决传统装备常见的“漏渣”与跑偏问题。最核心的是导航定位系统---“墨子号”搭载由全站仪与激光靶组成的高精度导航系统，实时感知机身姿态和掘进位置，结合智能算法精准规划掘进路径，犹如装备“地下北斗”。“墨子号”实现最小50米半径转弯，打破传统TBM需百米半径转弯限制，为深地开发与应用提供了更灵活、更高效的发展路径。

据中交天和研发团队介绍，“墨子号”的命名缘于墨子主张“兼爱非攻”。传统TBM转弯掘进时，需采用大直径转弯或通过爆破扩大断面。“墨子号”致力于小转弯半径掘进，最大程度减少对地球生态的影响，体现深地开发与地球生态的友好交融、和谐共生理念。未来，在水利、城市地铁、综合管廊等空间狭小、地质复杂的场景，掘进装备超小的转弯半径和卓越的灵活性将展现惊人的优势---相比传统掘进装备需百米转弯半径，“墨子号”游刃有余地穿行在深地密集变换区，不仅大幅提升掘进效率，更通过最小占地和环境扰动，为深地开发提供高效、环保的全新技术路径。

除TBM研发成果，更在超大直径盾构机研制领域将“小转弯半径”技术推向巅峰。实现小半径转弯，是对掘进装备研制与深地开发的极限挑战。掘进装备过于刚性，易导致急转弯时被岩石“卡滞”，刀盘“扭头”则易引发地层被剧烈剪切，管片拼装面临“缝隙危机”，渣土系统频现“肠梗阻”。面对这些难题，中交天和研制的“兴业号”超大直径盾构机创新应用主动铰接技术，为钢铁巨龙装上“灵巧腰部”，通过液压系统主动调节机身夹角，将强制摩擦转化为可控弯曲。2021年3月，在被誉为“地质博物馆”的珠海兴业快线项目建设中，“兴业号”成功将超大直径盾构机极限转弯半径自750米大幅降至450米内，且该记录保持至今，彰显了中交天和在面对极端地质和复杂工况下的装备技术实力。

随着地下空间开发不断深入，具备“见缝插针”能力的“小转弯半径”掘进装备正成为基建领域“新宠”。隧道工程建设正从“大刀阔斧”走向“精雕细琢”，“小转弯半径”掘进技术不仅解决了特定掘进作业难题，更成为地下空间“二次开发”与“深度利用”的秘钥，使隧道能在密集建成区灵活穿行，有效降低拆迁成本，支撑地铁支线、地下物流“毛细血管”互联，在深层管廊、山岭隧道等场景实现精准避障与高效作业。伴随智能化、模块化等技术迭代升级，“小转弯半径”掘进技术将成为深地开发和应用的关键支撑。

来源：中国日报网