近年来，抽水蓄能电站和矿山等行业中，TBM（全断面硬岩隧道掘进机）的使用呈现显著增长趋势。但值得注意的是，这些新领域的隧道往往转弯频繁，且转弯半径较小，这对TBM的施工过程构成了不小的挑战。目前，这一现象已成为行业关注的焦点，相关的技术难题亟需得到有效解决。
TBM应用新领域的挑战
当前，随着抽水蓄能电站和矿山等领域的持续进步，TBM在这些领域的应用遭遇了新的挑战。在这些地区，隧道并非简单的直线，而是充斥着大量弯道，且弯道半径极小。这一特点使得传统的TBM难以像在常规项目中那样顺利进行施工。例如，在部分实际工程勘测中，发现所需建设的隧道弯道数量显著超过以往的传统项目，这已成为亟待解决的问题。此外，小半径弯道对TBM设备的灵活性和操作性提出了极高的要求，传统设备在这样的工程环境中难以发挥，这严重阻碍了工程的进展。
工程发展需求的提升使得对新设备适应复杂环境的迫切性日益增强。以正在规划中的大型抽水蓄能电站项目为例，若缺乏合适的TBM设备，项目的实施计划将难以实现。这一挑战不仅涉及设备本身的适配性，更关乎能源与矿业行业整体发展步伐。
超小转弯半径TBM装备的研制
为应对这些挑战，相关团队开展了多项研发活动。他们通过理论创新、装备研发和技术研发，成功研发出适用于多种开挖断面的超小转弯半径TBM全套设备。这一创新成果在行业内具有里程碑意义。该装备的一大显著优势在于，它能够对TBM的掘进方向和姿态进行有效调控，而在以往多数传统设备中，这一功能相对较弱。
据调查，项目组采用了创新的双护盾主机结构与敞开式支护系统相结合的集成设计方案。这种设计如同两条坚韧的臂膀协同作业。其研发成果之一是成功研制出大直径TBM大行程差平行推进系统。据一组数据表明，该系统整机长度为85米，最小转弯半径为90米。与常规TBM相比，其长度缩短了50%，转弯半径减小了80%，适应坡度可达±10%，充分展示了该装备的高效适应性。
大直径TBM设备的特点
该项目成果中，大直径TBM设备表现尤为突出。该设备为全球首台大直径、超小转弯半径TBM，成功实现了9米直径隧洞最小转弯半径小于90米的突破。这一成就堪称史无前例。例如，在大型抽水蓄能电站项目的前期预演阶段，该设备已充分证明其能够满足规划设计中复杂的隧道路径需求。
针对直径达9.53米、转弯半径仅90米的极端工况，传统TBM的小转弯掘进技术难题得以破解。其中，Ⅱ型平行布置推进系统和油缸分布方案发挥了至关重要的作用。该设计创新性地实现了推进系统四个分区油缸的伸出量大行程调整，从而确保了TBM刀盘和支撑盾位的精准定位。这一工艺在专家鉴定中获得了高度评价。
小直径TBM设备创新
小直径TBM在技术创新方面同样取得了显著成果。该设备采用了紧凑型设计，这一设计能够充分满足各类小型隧道施工的需求。此外，研发团队还成功研发了一种大行程差V型推进系统，使得中国电建拥有了首台具备智能化导向转弯控制功能的小直径超小转弯半径TBM。其最小转弯半径可达30米，这一数据表明该设备非常适合用于各类抽水蓄能电站地下隧洞群的施工。
在规划狭窄隧洞的抽水蓄能工程中，此类小转弯半径的设备能够顺利实施，极大地简化了施工过程。这一特点为那些因担忧转弯半径而犹豫不决的工程提供了新的解决方案。
TBM姿态调控技术突破
基于双盾敞开式TBM技术，成功构建了一项具有创新性的大直径超小转弯TBM姿态调控数学模型。这一模型有助于工程人员更精确地掌握设备运行状况。同时，还提出了TBM过渡段和转弯段推进油缸内外侧行程差值计算方法。例如，在R90米和R100米转弯段，行程差分别达到620毫米和460毫米，远超过传统TBM的300毫米最大行程差。这些成果为TBM转弯段掘进控制提供了重要参考依据。无论是在理论层面还是实际操作中，这些研究对整个行业都具有显著的借鉴意义，并已引起其他相关设备研究领域的广泛关注。
TBM出渣装置创新
在TBM掘进过程中，出渣环节至关重要。针对隧洞TBM掘进施工中，因变纵坡连续超小转弯半径导致的出渣胶轮自卸车掉头难题，相关团队研发了“旋转栈台+胶轮自卸车”一体化的隧洞出渣运输系统。该系统具备随TBM掘进作业同步移动的能力。在工程实践中，这一装置显著提升了TBM掘进效率，并简化了长距离运输的复杂性。最高日进尺达到16.3米，这一数据充分证明了其效率的提升。
此外，该发明的“固定+连续”组合式连续皮带机出渣系统亦扮演了关键角色。该系统融合了多机集成控制、多点驱动及同步控制技术，成功突破了连续超小转弯皮带机的高效出渣技术瓶颈。该系统使得皮带机能够满足小转弯线路的出渣需求，其最高日进尺可达21.2米，为后续类似工程提供了新的出渣方式参考。
读者朋友们，在深入了解了众多关于超小转弯半径TBM装备的创新成果之后，我们不禁思考：在抽水蓄能电站、矿山等领域的未来大规模发展中，TBM设备技术将带来哪些新的变革？期待各位积极分享并点赞本篇文章，在评论区留下您的宝贵意见。
