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科技日?qǐng)?bào)記者 矯陽(yáng)

水平200米轉(zhuǎn)彎半徑、同時(shí)豎向380米曲線半徑，并將以螺旋方式在地下590米深處前行……這是正在建設(shè)的中國(guó)北山地下實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)，位于甘肅肅北縣馬鬃山。5月29日，我國(guó)自主研制的大坡度螺旋掘進(jìn)機(jī)“北山1號(hào)”，在這里首次轉(zhuǎn)彎成功。

“初步驗(yàn)證了長(zhǎng)距離極硬巖、小半徑螺旋轉(zhuǎn)彎、大坡度長(zhǎng)距離下坡設(shè)計(jì)方案的可靠性，標(biāo)志著我國(guó)在這一技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域的成果應(yīng)用取得重大突破。”中鐵十八局集團(tuán)北山地下實(shí)驗(yàn)室建設(shè)負(fù)責(zé)人許春獻(xiàn)說(shuō)。

至此，中國(guó)北山地下實(shí)驗(yàn)室主體工程斜坡道全面進(jìn)入快速施工階段。

中國(guó)北山地下實(shí)驗(yàn)室地質(zhì)條件以微風(fēng)化花崗巖為主，石英含量達(dá)25%至30%，巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度超過(guò)260兆帕，超出一般堅(jiān)硬巖石的標(biāo)準(zhǔn)200個(gè)單位，屬于施工難度較大的極硬巖地質(zhì)。“其中，螺旋斜坡道工程是試驗(yàn)室關(guān)鍵性主體工程，全長(zhǎng)約7.2公里，由地表向下順時(shí)針螺旋式掘進(jìn)，綜合坡度為10%，相當(dāng)于隧道每向前開(kāi)挖10米，高度就要下降1米。”許春獻(xiàn)說(shuō)。

“北山1號(hào)”由中國(guó)鐵建重工集團(tuán)和中鐵十八局集團(tuán)聯(lián)合打造，為中國(guó)北山地下試驗(yàn)室工程量身定制，也是全球首臺(tái)大坡度螺旋隧道掘進(jìn)機(jī)，長(zhǎng)約100米，直徑7.03米，能破解設(shè)備在連續(xù)性大坡度隧道中螺旋小轉(zhuǎn)彎掘進(jìn)難題。

許春獻(xiàn)說(shuō)，在我國(guó)，業(yè)內(nèi)習(xí)慣把用于水下及軟土地層的掘進(jìn)機(jī)稱(chēng)為盾構(gòu)機(jī)，把用于巖石地層的掘進(jìn)機(jī)稱(chēng)為T(mén)BM。近20多年來(lái)，我國(guó)隧道掘進(jìn)裝備應(yīng)用歷經(jīng)從國(guó)外制造國(guó)外施工到自主制造自主施工，再到中國(guó)制造走出國(guó)門(mén)的技術(shù)飛躍，“北山1號(hào)”便是目前世界TBM領(lǐng)域領(lǐng)先的尖端技術(shù)代表。

為實(shí)現(xiàn)水平200米轉(zhuǎn)彎半徑、同時(shí)豎向380米曲線半徑螺旋式掘進(jìn)，“北山1號(hào)”改進(jìn)了主機(jī)系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，將設(shè)備整機(jī)尺寸控制在100米以?xún)?nèi)，直徑控制在7.03米，同時(shí)配備先進(jìn)的導(dǎo)向、方向控制預(yù)警、輔助駕駛自動(dòng)巡航系統(tǒng)，使掘進(jìn)機(jī)具備了大坡度、小轉(zhuǎn)彎半徑條件下的螺旋曲線掘進(jìn)能力。

通過(guò)采用高承載、窄刃形的新型滾刀，“北山1號(hào)”牙齒更鋒利，既能滿(mǎn)足極硬巖地質(zhì)條件下的施工要求，也提升了連續(xù)作業(yè)的可靠性和耐久性，使施工效率提高3倍，為安全、高效推進(jìn)項(xiàng)目建設(shè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

中國(guó)北山地下實(shí)驗(yàn)室是“十三五”國(guó)家規(guī)劃綱要開(kāi)工建設(shè)的重大工程之一，2021年6月正式開(kāi)工，建成后將成為世界上規(guī)模最大、功能最全、參與范圍最廣的地下實(shí)驗(yàn)室，填補(bǔ)我國(guó)在高放廢物處置技術(shù)地下現(xiàn)場(chǎng)研發(fā)平臺(tái)及設(shè)備的空白，為攻克高放廢物地質(zhì)處置這一世界性難題提供試驗(yàn)平臺(tái)和基礎(chǔ)。

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