TBM 技术在抽水蓄能电站中的应用及展望

TBM 技术在抽水蓄能电站中的应用及展望

袁永强吴振国

中国水利水电第三工程局有限公司   710000

摘要：随着我国实施节能减排工程力度的逐渐加大，全国能源资源结构得到系统性优化，风、光等新能源电力系统的建设发展需要一批抽水蓄能电站的作为配套，在我国抽水蓄能电站事业发展具有无限的发展可能。但是，TBM在抽水蓄能电站中应用工程量大，采用反井钻法和钻爆法等施工方法，不仅投入大量的劳动力，而且威胁施工人员安全，安全风险系数很高，TBM作为现阶段较为先进的隧洞施工设备，以上因素的存在都在不断催动TBM在我国抽水蓄能电站建设中的应用。因此，本文就TBM在抽水蓄能电站中的应用进行相关分析和探究，以期能对我国电力系统建设事业的发展贡献微薄力量。

关键词：TBM技术；抽水蓄能电站；应用

引言：随着我国经济的持续发展，社会各界对于能源的需求也在持续增长，抽水蓄能电站作为一种可再生、清洁的能源形式得以广泛应用。早期的抽水蓄能电站建设方法已经无法满足如今的电站需求，而引入TBM技术，一定程度上可以为抽水蓄能电站建设提供了新的解决方案。所以，为了促进抽水蓄能电站实现可持续发展，探究TBM技术在抽水蓄能电站中的应用及展望尤为重要。

一、TBM 技术在抽水蓄能电站中应用的限制因素

（一）系统保障要求高

TBM是由一个几十个系统组成的整体，通常由主机、配套系统组成，并包含机械系统、电气系统以及智能控制系统等多个独立系统。要想保证TBM 技术的正常施工，必须保证各个系统的协调共进。一旦任何一个系统出现问题，都会对整体系统产生影响。因此，在施工过程中，TBM设备每天掘进，必须对掘进系统的水、电、排气进行检查和维护。此外，为了解决抽水蓄能电站施工安全隐患问题，一般需要4名左右的技术人员远程控制TBM设备，就可以离开挖面，即可实施隧道开挖，并不需要大量的劳动力，对于改善施工技术人员的施工环境，从根本上隔绝安全隐患，减少安全事故的出现，加强施工现场安全管理有着重要的意义。

（二）地质条件局限

TBM设备体型庞大，虽然可以缩短施工周期，但是受制于周围的地质条件，不如传统的“钻爆法”对于地质环境的适应性强。一旦遇到了断层破裂地带和岩溶地层，同样对降低施工速度，必须采用辅助工程，实施加固处理方能进行正常施工。

（三）投入高

TBM技术在抽水蓄能电站中的应用优势颇多，但是一些限制性因素仍然不能忽视。首先，TBM设备成本较高，购买需要投入金额多。作为特殊施工设备，一次性投入大。根据我国当前的行业状况来看，一亿元仅仅可以购买一台直径8m的TBM设备。相比较于其他隧洞的开发，施工成本较高。

二、TBM 技术在抽水蓄能电站中的应用及展望

（一）TBM技术应用

1. TBM技术可应用部分

TBM 施工技术虽然可以产生较好的经济效益，但是却仅仅适用于较长的隧洞，在比例短的隧洞，则需要拆卸TBM设备，这对于设备的使用周期并不利。通常情况下，TBM设备拆装4次之后就需要更换主轴承，而这就无形中增加TBM设备的使用成本。此外，使用TBM 设备还需要综合考虑开挖洞室的地质环境、断面的尺寸以及坡度等。针对不同的洞穴使用不同的TBM设备完成施工。因此，在处理复杂的地下洞室和洞室群显然TBM设备使用并不具备优势条件。但是随着我国TBM设备创新能力的提高，以及我国抽水蓄能电站对于新型技术的需要，为我们进一步研究TBM在抽水蓄能电站的应用提供了先天条件。由此，针对我国地下复杂的洞室群，TBM技术拟施工出现，其适应距离较长的洞室，有效减少TBM设备的拆装，避免因为主轴承的更 换增加生产成本。拟TBM施工可以优化断面，由于洞室尺寸大致相同，可以共同使用一台TBM设备[1]。

2.抽蓄地下隧洞

抽水蓄能电站地下洞室群主要包括引水、厂房、尾水三个部分组成，为了达到施工便利、有效防水、通风的目的，通常还配置辅助洞室。因为每一个洞室 的长度不相同，开挖断面也存在差异。因此，各个洞室的地质条件也存在差异。在施工过程中，抽水蓄能电站的引水系统从上方的出水口连接到厂房，导致立面高差异较大。我国抽水蓄能电站大部分采用三级平洞和两级斜井的方式，部分存在三级平洞和两级竖井的布置。一般情况下，上平洞长度在两千米的中平洞和下平洞的长度都不长，误差保持在0.5千米，斜井倾角在 60°左右。而尾水系统隧洞条数大多为两条和四条。洞泾直径一般不超过10M，长度不超过4M。厂房系统包括主厂房和主变洞，二者洞径都比较大，跨度可以达到20M。其余厂房系统的洞室大部分长度短小，洞经变化范围存在差异。辅助洞室主要由排水洞、通风以及交通洞组成，施工洞遍布整个输水发电系统，断面大部分不超过8M，长度不超过 4M。通风洞以及交通洞长度在3M左右，最长的不超4M[2]。

（二）展望

随着全球能源结构的逐步转型以及可再生能源的快速发展，抽水蓄能电站的建设需求也在不断增长。相信不久的将来，TBM在抽水蓄能电站中会广泛应用，以此来提升抽水蓄能电站的智能化运行水平，还可以提升施工质量、安全，有利于为能源建设提供充足的技术支持和保障

[3]。

三、结语

综上，从经济角度上来说，TBM技术在抽水蓄能电站中的应用不能与传统的“钻爆法”相比较。但TBM施工技术安全系数高、成本低、环保、效率高 等优点，一跃成为最为先进的隧道施工技术。因此，本文通过对TBM技术在国外的应用分析，探究TBM技术在抽水蓄能电站的应用部位。结合目前我国 TBM技术制造水平，以及我国对于环境保护的要求，认为TBM在我国抽水蓄能电站中的应用势在必行。现阶段，我 国抽水蓄能电站建设如火如荼，TBM技术在抽水蓄能电站中的应用，可以加快抽水蓄能电站行业的行业优化，加快TBM制造水平的发展速度，以期望对抽水蓄能电站事业的发展作出贡献。

参考文献：

[1]韩克武，侍克斌，严新军，等。节水技术在抽水蓄能电站中的应用[J/OL]。水利技术监督，1-4[2024-10-25].

[2]潘伟.TBM掘进施工技术在桐城抽水蓄能电站中的应用[J].广东水利水电,2023,6(06):58-62+68.

[3]赵修龙，丁兵勇，杨经卿，等.TBM施工技术在抽水蓄能电站中的应用研究[C]//抽水蓄能电站工程建设文集2021.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司；2021,6(5):5-8.