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【品牌采风】与岩“智”搏,以“巧”克刚

发布日期:2026-09-08 信息来源:第二分局   作者:王家宝   字号:[ ]

在滦平抽蓄电站地下厂房深处,多臂凿岩台车的钻杆与岩石短兵相接,每一声轰鸣都是与亿万年地质构造的对话。这不是一场靠蛮力取胜的较量——27.3米的大跨度顶拱、密如蛛网的锚杆、随时可能“卡脖子”的支护难题,让传统“硬啃”式施工显得力不从心。建设者们深知,与岩石“智”搏,唯有巧劲破局。他们从开挖方案、设备改造、工艺革新中提炼出“巧劲四式”——双耳并进、一臂双能、小塞封漏、淬炼成范。这套融合了工程智慧与实战经验的创新工法,不仅凿开了地下厂房的坚硬岩层,更凿出了一条大跨度洞室施工的新路子。

河北滦平抽水蓄能电站是国内首批矿电结合的新能源工程,也是中国目前兼具节能环保与生态修复功能的先锋项目。在这座“矿电结合”的超级工程深处,纵横交错的地下洞室群中,一套涵盖开挖方案优化、设备改造与工艺革新的高效施工创新工法,正在为国内抽水蓄能电站大跨度地下厂房施工树立新的技术标杆。

第一式:双耳并进,破“错”为“同”!

滦平抽蓄电站地下洞室规模大、开挖强度高,其中地下厂房开挖跨度达27.3米。大跨度洞室稳定、光面爆破及平整度控制,是质量管理上最棘手的难点。

主厂房首层顶拱开挖之初,35千伏变电站尚未建成,多臂凿岩台车、混凝土湿喷台车等设备受制于洞内供电负荷,无法正常施工作业。项目总工程师刘斌与工程部现场管理人员针对频繁限电等不利因素,选定“中导洞先行贯通、上下游侧耳错距跟进”的方案,在洞内供电不足的境况下保障施工平稳推进。

但“错距跟进”只是权宜之计。常规抽水蓄能电站地下厂房开挖,通常采用中导洞先行、两侧耳依次跟进的方式,工序交叉多、工期长。创新工作室成立后,团队将目光投向更高效的路径——将“中导洞超前、上下游侧耳错距跟进开挖”调整为“中导洞超前、上下游侧耳同步跟进开挖”。这一调整看似只是两个字的变化,背后却是一整套工序的重构——将地下厂房分割成中部中导洞和上下游两侧耳三部分,先对中导洞开挖,之后利用中导洞开挖形成的临空面对两侧耳区域同步扩挖。通过动态分层分区、毫秒延时精准爆破技术,有效控制围岩扰动范围,减少爆破循环,提升开挖成型质量。

与此同时,团队根据围岩地质情况及时调整爆破设计参数,确保半孔“平直齐准”、装药过程可控。工程部、施工部与安环部紧密配合,采取现场“面授”、体验式模拟实操、“个性化”人员调配等措施,高效破解了飘钻、角度偏差、半孔率等施工难点。最终,地下厂房顶拱半孔率达到95%以上,超欠挖范围控制在5厘米以内。

第二式:一臂双能,化“单”为“双”!

开挖方案优化解决了“怎么挖”的问题,支护效率的提升则是“怎么护”的考验。地下厂房系统锚杆长度长、数量多,垂直顶拱锚杆施工尤为困难。传统方法采用人工配合反铲插杆,不但效率低下,且人员设备配合难度大、安全系数低。

创新团队决定对多臂凿岩台车“动手术”——在台车机械臂上焊接锚杆支撑底座,加工成一种锚杆快速安装装置。改造完成后,多臂凿岩台车既可进行系统锚杆钻孔,又能进行系统锚杆插杆施工,实现了钻孔、支护一体化。锚杆安装时,利用钻机液压缸推进梁匀速提升,保证锚杆匀速安插,避免了因插杆速度快慢压缩孔内体积导致砂浆过量挤出。这一创新充分利用了液压油缸推进器的匀速特性,确保砂浆锚杆能够匀速安插至锚杆孔中,代替了人工安装锚杆的方式,大幅提升了安装效率并降低了工人劳动强度。

项目总工程师刘斌给我们介绍道:“我们创新采用了‘橡皮止浆塞封堵孔口+多臂钻安插锚杆’的专利技术,破解了传统人工安插锚杆孔口封堵不密实、安插精度和安插困难的难题,实现了机械化减人、机械化换人。”

第三式:小塞封漏,以“小”搏“大”!

锚杆安装的效率问题解决了,质量关如何守住?传统锚杆施工中,注浆后插杆时砂浆从孔口大量流失,不仅造成材料浪费,更直接影响锚杆注浆密实度这一核心质量指标。

创新团队给出的答案是:定制楔形软式打孔橡胶止浆塞。这种止浆塞采用软式橡胶材质,兼顾弹性与抗压性,拉伸强度不低于10兆帕。根据锚杆钻孔孔径大小选择止浆塞尺寸参数,内径比锚杆杆体直径大1至3毫米,止浆塞为上细下粗的圆台瓶塞形状。使用时,将止浆塞套在锚杆预定位置,随锚杆一同推入锚杆孔内,确保止浆塞前端将锚杆孔封闭密实。通过缩小插杆时的漏浆通路,大幅减少了漏浆量。同时,橡胶止浆塞还能将锚杆固定于钻孔中心,保证了锚杆砂浆保护层厚度。

这套“机械插杆+橡胶封堵”的组合拳效果立竿见影:6米砂浆锚杆插杆时长仅1.5分钟,9米锚杆3至5分钟,较人工插杆快3到6倍。经无损检测,主厂房、主变洞顶拱层I级锚杆占比均达90%以上。机械插杆每班仅需7人,较传统人工插杆每班15人减少8人。按300元/天计算,仅人工成本每天就可节省0.69万元。

第四式:淬炼成范,由“术”入“法”!

该工法研制了一种地下洞室系统锚杆快速安装装置,通过改造多臂凿岩台车机械臂,定制楔形软式打孔橡胶止浆塞,实现了钻孔、支护连续施工,提高了砂浆锚杆安装效率,减少了人力资源投入,降低了施工成本,已授权发明专利1项、实用新型专利3项。

地下厂房首层中导洞提前124天贯通,主变洞首层开挖支护提前69天完成。地下厂房首层开挖支护较传统方法可提前138天完成。地下厂房第三层开挖支护提前7天收官。项目多次获得业主贺信。这套创新工法在滦平抽蓄电站得到了全面验证。

从“中导洞超前、侧耳同步跟进”的开挖方案,到多臂凿岩台车“一机两用”的设备改造,再到一枚橡胶止浆塞“四两拨千斤”的工艺革新——这套创新工法以“高效、优质、安全、经济”为标尺,系统破解了大跨度地下洞室施工的关键技术难题,在矿坑深处蹚出了一条以“智”破岩、以“创”提效的新路子。它不仅为滦平抽蓄这座国内首批矿电结合的新能源工程注入了强劲的“智造”动能,也为我国抽水蓄能电站及类似地下工程建设提供了可复制、可推广的技术范本。







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