2019年6月18日,我國首臺高壓水力耦合破巖TBM“龍巖號”在河南鄭州下線,通過將高壓水力射流噴嘴搭載到TBM(全斷面硬巖隧道掘進(jìn)機(jī))刀盤上,實(shí)現(xiàn)了“水刀”和滾刀的“雙刀”共同破巖,顯著提升破巖效率,實(shí)現(xiàn)高效掘進(jìn)。
TBM是目前隧道掘進(jìn)工程的關(guān)鍵設(shè)備,有“穿山甲”之稱。此次下線的高壓水力耦合破巖TBM,在傳統(tǒng)TBM設(shè)備上搭載了高壓水系統(tǒng),給“穿山甲”配上了“水刀”,利用高壓水力濺射和滾刀耦合破巖。
傳統(tǒng)的TBM設(shè)備利用滾刀進(jìn)行破巖,通過法向推力使巖石出現(xiàn)壓力和張裂后再磨碎,可一旦遇到超硬巖石,刀具損耗大而且掘進(jìn)困難。
通過搭載高壓水系統(tǒng),高壓水力耦合破巖TBM可先用高壓水力劈裂巖石,使巖石出現(xiàn)剪切破壞,產(chǎn)生細(xì)小的裂紋,然后在滾刀的作用下,裂紋循序擴(kuò)展貫通,實(shí)現(xiàn)巖體破碎,以柔克剛,解決了超硬巖石“破巖難、效率低”等問題。
高壓水力耦合破巖的試噴試驗(yàn)顯示,僅用3 min左右,高壓噴出的白色水柱就可將一塊極硬巖石切出一道11 mm深的縫隙?!八丁?滾刀的“雙刀破巖”,可降低30%~40%的TBM設(shè)備推力,降低刀具耗損,提高設(shè)備掘進(jìn)速度,延長TBM使用壽命,降低項(xiàng)目建設(shè)成本。
高壓水力耦合破巖TBM不僅創(chuàng)新了破巖方式,還在工程地質(zhì)研究、TBM設(shè)備防卡脫困、新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)、新型高性能灌漿材料、超長距離施工通風(fēng)等關(guān)鍵領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)技術(shù)突破。
該設(shè)備下線后將運(yùn)往福建龍巖參與引水項(xiàng)目建設(shè)。