科技日报记者 矫阳
9月4日，一台开挖直径为7.03米的硬岩隧道掘进机在中国铁建重工集团长沙第二产业园下线。该设备整机长约100米，能够实现水平200米转弯半径、同时竖向380米曲线半径螺旋式掘进，这是全球首台大坡度螺旋隧道掘进机，将参与中国北山地下实验室斜坡道建设。
这台掘进机取名为“北山1号”，由中国铁建重工集团、中铁十八局集团联合打造。“北山1号”需在北山地下实验室开挖一条螺旋曲线斜坡道，工程由地表向下顺时针螺旋式掘进，综合坡度为10%，相当于隧道每向前开挖10米，高度下降1米。
据中铁十八局中国北山地下实验室项目负责人许春献介绍，中国北山地下实验室斜坡道长约7.2公里，是全球首个采用全断面硬岩掘进机施工的斜坡道工程，在施工中需要破解设备在连续性大坡度隧道中螺旋小转弯掘进难题；同时工程地质以微风化花岗岩为主，石英含量达到25%-30%，岩石单轴饱和抗压强度超过260兆帕，属于施工难度大的极硬岩地质。
针对工程面临的极硬岩、大坡度螺旋掘进施工特点，“北山1号”研制团队进行了针对性设计，为工程斜坡道快速施工提供了技术装备解决方案。
中国铁建重工集团掘进机研究设计院副院长巫敏介绍，刀盘相当于掘进机的铁齿钢牙，“北山1号”采用极硬岩刀盘设计，刀盘与滚刀之间形成临空面，相比传统平面刀盘破岩效率提高了3倍，可以满足工程极硬岩施工要求；为了增加掘进机在大坡度螺旋转弯的灵活性，研制团队改进了主机系统的空间结构，加之先进的导向、方向控制预警、辅助驾驶自动巡航系统，掘进机具备了大坡度螺旋曲线掘进能力。
中国北山地下实验室是“十三五”时期规划的国家重点工程。项目采用螺旋斜坡道+三竖井+两层平巷的主体架构方案，在地下280米和560米建设试验平台，开展现场实验。
2021年6月17日，中国北山地下实验室开工建设，标志着我国高放废物地质处置工作进入了地下实验室建设及研发阶段。工程建成后将是世界上规模最大、功能最全、参与范围最广的地下实验室。
“北山1号”顺利下线，标志着北山地下实验室即将进入斜坡道快速施工阶段，将有力助推北山地下实验室建设进度。
