抽水蓄能电站背后的“隧洞专业户”

深秋时节，在山东胶东半岛，有着“海上仙山之祖”之称的昆嵛山漫山秋色、层林尽染，省内装机容量最大的抽水蓄能电站——文登抽水蓄能电站，正将山水之势化为汩汩电能，点亮千家万户。

首先抛出一个问题，抽水蓄能电站，难在哪里？

文登抽水蓄能电站

抽水蓄能电站是我国新型电力系统中应用最为广泛的储能方式，具有调峰填谷双重作用，同时为电力系统提供调峰、填谷、储能、调频、调相、紧急事故备用和新能源消纳等辅助服务，对保障能源安全，促进新能源发展，提高电力系统效率有着重要的意义，又被称为超级绿色“充电宝”。

抽水蓄能电站的原理很简单。建一个山底的水库、一个山顶的水库，再扯上几根“水管”连起来。电力过剩时，把下面的水抽上来——蓄能；电力紧缺时，把上面的水放掉——发电，就达到了“调峰填谷”的作用。

抽水蓄能电站的建设却很复杂。隐于深山，有着庞大的洞室群，一般由主厂房、主变室、尾闸室以及尾水洞室、引水洞室等部分组成，洞内竖井、支洞纵横交错，布置密集，偌大的洞室如同迷宫，可谓是一部“地下百科全书”。

抽水蓄能电站建设的难题之一：

挖洞

要想挖通巨量且复杂的洞室群，绝非易事。中铁十四局深耕抽水蓄能建设，练就了TBM、钻爆等各类方法的“组合拳”。

“文登号”TBM腾空出世，填补行业空白

中铁十四局坚持技术攻关和创新，将特色产业深度融入抽水蓄能电站建设，一批新装备、新工艺投产应用，施工品质得到显著提升。

文登抽水蓄能电站在昆嵛山境内历经7处转弯，穿越8条断层，横穿深约300米的复杂地层，2300多米的岩体，大大小小近80个洞室，总长达23公里，洞室和通道的开挖、支护，是抽水蓄能电站施工最为艰难的部分。

该工程排水廊道总长度为2321米，采用传统的人工钻爆作业方法，工艺质量不易控制，安全风险较大，爆破震动易产生次生灾害。全球首台紧凑型超小转弯半径硬岩掘进机便是建设者的破题之笔。

“文登号”TBM

TBM掘进完成照片

中铁十四局首次将TBM施工方法应用于我国抽水蓄能电站工程建设中。

“文登号”TBM整机长37米，开挖直径3.53米，体积是常规TBM的80%，转弯半径只有30米，是常规TBM的十分之一，是隧道掘进机研制技术领域新的突破。因为身子灵活，整台设备掘进中可以进行狭小空间的超小转弯操作，在隧道施工中具有安全性好、掘进效率高、适应性强、转场灵活等特点。

“文登号”TBM出洞

“文登号”的应用，填补了行业空白，创造了国内抽水蓄能电站建设的多项纪录，对智能化施工具有里程碑意义。近日，由中铁十四局牵头主编的《超小转弯半径隧洞掘进机施工与质量验收标准》编制工作正式启动，将为同领域施工提供技术指引。

“十八般武艺”亮相 “打洞高手”当仁不让

除了“文登号”助力外，深谙打洞技术的建设者发挥“十八般武艺”，在综合分析研判电站不同洞室的组成与地勘条件后，因地制宜选用不同施工方案，创新生产工艺，驱动掘进提速。

文登电站地下厂房长214.5米、宽26.5米、高53.5米，相当于近20层楼的高度，为特大型断面洞室，是文登电站的核心控制工程，其开挖具有“高边墙，大跨度”的施工特点，施工技术复杂，组织难度大，安全风险高。

文登电站厂房施工

“如果只有一个平面，就像切豆腐，横着‘一刀’平推过去就可以了，但厂房施工更像是雕花，因为结构复杂，高程不一，需要利用预裂、光面、拉槽、梯段多种爆破形式结合的方式‘削切并行’。”该项目负责人左从兵介绍说，为确保洞室“一次成型”，最大限度减少爆破对周边岩石的损伤，他们不断优化开挖工艺，采用光面爆破、预裂爆破进行洞室开挖，还开创性地应用无爆破切割技术开挖洞室边墙，确保施工安全。

无爆破切割施工

厂房机械化开挖作业

引水系统施工中，整个水道系统地质结构复杂，连续穿越较大断层，对固结灌浆及断层开挖支护技术要求高。其中引水线上下两条斜井坡度更是达到55度，施工难度大、安全风险高。为确保施工顺利进行，项目部在斜井施工中采用“反井钻+定向钻”施工工艺，解决了因磁场等因素造成的偏差，提升了开挖施工安全系数。

“蓄”势发力 “电”亮抽蓄品牌

从山东、河南，到新疆，再到江西、山西、甘肃，建设者的脚步从未停止。

河南洛宁电站“洛宁号”TBM

新疆哈密电站“拓疆号”TBM

在河南洛宁电站，引进全球首台改进型超小断面TBM，有效解决超小半径转弯掘进过程存在的问题，并实现“机械化换人，自动化提效”。在新疆哈密电站，采用全新迭代的TBM技术兼顾超小转弯和长距离爬坡优势，集成了超前探测能力，对复杂地质进行探测与三维成像，解决超大规模不良地质施工难题。

哈密电站主厂房开挖

在山东潍坊抽水蓄能电站，BIM技术、“云”平台的加持，让施工进入智慧时代，施工内容流水化、施工参数标准化、可视化管理，大大提高了施工质效。他们还建起了山东省抽蓄领域首家集多媒体培训室、现代化科技体验馆和室外体验中心于一体的“全过程”安全教育培训基地，沉浸式开展安全体验，实现安全教育“随到随培、随时随培”。