“攀登者”——国产首台大倾角斜井TBM“永宁号”攻坚侧记

背景阅读：国网新源洛宁抽蓄电站位于河南省洛阳市洛宁县，项目采用中铁装备研制的国产首台大直径大倾角斜井TBM“永宁号”施工。2024年9月9日，洛宁抽水蓄能斜井建设全线贯通，开挖速度是传统工法的4-5倍。今天，随小编一起走进“攀登者”——国产首台大倾角斜井TBM“永宁号”项目攻坚侧记。

体力与智力的双重考验    

抽水蓄能，一种储能技术。即在电力负荷低谷时，利用电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期，再放水至下水库发电。在国网新源洛宁项目中，“永宁号”TBM要开挖的便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。

永宁号TBM1号斜井，万红军摄

由于斜井藏于山体中，工人们只能从山体外侧先开挖先导隧道，才能到达斜井起点。在1号斜井，驱车驶入4公里长的施工支洞，15分钟后，抵达“永宁号”施工现场。机器轰鸣，装载车正在把渣土运出，约20分钟一趟。“这说明我们的掘进和出渣都很顺畅。”中铁装备项目服务经理李应海介绍说。

渣土车后方，工字钢焊接而成的轨道一头扎进山梁里，肉眼可见的高耸。在轨道尽头、深入山体800米的高处，是李应海和队友们每天工作的地方。

“来吧，开始爬山！”李应海大手一挥。在设备始发初期，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”。始发初期，由于是第一个斜井项目，经验不足，有时一天要爬五六趟，一天结束后“两腿直打颤”。

TBM始发初期，服务工程师们每天爬山上工

让李应海和工友们“谈爬色变”的，还有设备掘进541米时，由于平时上下班乘坐的绞车因故障停运，不得不再次爬山。“这相当于垂直高度320米、114层楼高，爬一次一个半小时，路上还得歇三四回，爬上去衣服都湿透了。为了省事，大家早上出门就把午饭带着。”中铁装备华中区域服务部负责人万红军说，那时每天上班都是对身体和心理的双重考验，既充满痛苦与挣扎，又蕴含着担当与责任。

爬上去，仅仅是这项任务里最简单的。在接近40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”第一个换刀的，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。站在38度倾斜的机器上，他一边努力维持自身平衡，一边用力拉倒链换刀。平时在平洞上，换刀最多半小时，在这里需要2-3个小时。

李浩栋今年21岁，是服务团队里年纪最小的，在洛宁项目跟着老师傅们学习了很多盾构机检查、维修、操作的技能，“在斜井项目要学得更透彻更深，因为不仅要知道在平洞该怎么做，更要去想在倾斜作业面的解决办法”。他用“先苦后甜”概括自己在洛宁项目上的收获。“因为我在这么难的项目上都坚持下来了，感觉以后没什么能难倒我。”

技术与勇气，缺一不可

对于中铁装备技术中心工程师于庆增而言，攀登是在看不见的地方。他是“永宁号”整体设计师。这是国内第一台大直径的斜井硬岩掘进机。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。”于庆增说，此前国外品牌公司只尝试过直径4米、小吨位爬坡掘进机。曾有外国专家直言，“永宁号”很难成功。

“国外专家直接劝我们放弃，因为风险太大，不值得。”于庆增说。

对于值得不值得，中铁装备技术中心副主任贺飞有不一样的看法。“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。”贺飞说，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。”

2023年12月，永宁号TBM在洛宁斜井1号洞贯通

时间会给予勇敢探索的人最好的答案。2020年文登号成功贯通，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领域的行业领军地位。如今，永宁号的成功应用，则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。

勇气赋予人们力量，专业、严谨却能让研发人员更有底气。为了防止千吨重的机器断电后下坠，研发人员设计了双重防溜车系统，投入几百万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，他们研究花岗岩渣石在40度倾角情形下的跌落轨迹；为了让设备出渣更加安全、高效，他们对渣石处理系统的截面尺寸、高宽比例、厚度材质进行反复试验……

遇到难题，他们从未想过退却。正如掘进机研究院副总工程师宁向可所说：创新，就像是爬山，遇到困难，绕不过去，唯有克服它。

在隧道掘进机技术制高点这座山峰上，中铁装备的攀登从未止步。

用行动诠释“以客户为中心”    

永宁号项目结束后，李应海发了一条朋友圈“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月。2024年9月9日，2号斜井贯通，用时4个多月，比第一条斜井整整少了7个月。

“这是我们和业主、客户同力合作的结果。”万红军说，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。

由于国内没有相关经验可以借鉴，在起步阶段项目就经历了难以想象的困难。“永宁号”全长120多米，可在现场组装时，可供组装作业的场地长度仅有50米。最终，中铁装备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，通力配合下，仅用了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（26天左右）相差无几。

技术中心工程师陈金伟，郑博，蔡留金，于庆增（从左向右）检查设备

“以客户为中心”是中铁装备同心圆文化的核心内容，也是“永宁号”TBM研发、制造、服务等各项目组全体人员的价值追求和行为标准。

掘进初期，为了保障进度，技术中心液压主设计师蔡留金和冯超强，直接把电脑和工位从郑州的办公室搬到了项目部现场。掘进过程中，李应海和十多名服务工程师“全天候全方位”的技术服务。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。”在为洛宁项目服务的2年时间里，尽管家离项目部开车仅40分钟，但李应海只在大型节假日时回去过几次。

作为设计项目负责人，于庆增扎根“永宁号”现场数月，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，项目完成专利申报40项，已授权30项，发表核心论文8篇。

正是基于对客户需求的深刻理解和不懈追求，为永宁号后续改进奠定了关键基础。2024年1月，在1号斜井贯通后，中铁装备团队携手水电六局，深入复盘了“永宁号”TBM在施工期间所遇“难点”，并对设备及施工工艺进行了全面优化与升级。优化后的“永宁号”，马力全开，进度连连攀升，创下了日进尺22.75米、月进尺332米的国内新纪录。

“优良的装备加上优秀的施工团队，才能创造这样让人惊叹纪录，这是水电六局与中铁装备合作最完美的一个项目。”中国水电六局轨道工程公司总经理徐敬年说。

“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……。”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封感谢和1面锦旗。

“永宁号”1号斜井贯通后，万红军和同事难掩激动。他在朋友圈写下，“请不要相信胜利就像山坡上的蒲公英一样唾手可得，但世上总有一些美好值得我们全力以赴!”

2024年9月9日，在中铁装备全体项目组的全力以赴下，“永宁号“精准贯通”，完成了它的使命。

但中铁装备攀登者们的故事，仍在继续……

责任编辑：LuYue