中交天和：“天山號”“勝利號”的“貫穿天山”之旅

　　一山橫亙界南北，萬古奇雄塞大荒。天山山脈橫貫新疆東西，高原雪山，艱險絕美，自古以來就為人稱道。在這人類目光難以企及的高度，由中交天和自主研制的全球首創(chuàng)新型壓注工法（TBM）硬巖掘進機“天山號”“勝利號”正在進行一場前所未有的“貫穿天山”之旅。

天山號步進前照片（央廣網發(fā) 中交天和供圖）

勝利號現(xiàn)場組裝時照片（央廣網發(fā) 中交天和供圖）

　　天山勝利隧道是中國“一帶一路”重點項目新疆烏尉高速公路的控制性工程，具有“一長、一多、二深、五高”特點?！耙婚L”，是指隧道全長約22.1公里，約為5座南京長江大橋的總和，是當今世界最長高速公路隧道?！耙欢唷?，是指斷裂帶多，隧道需穿越16個地質斷裂帶，施工難度極高?！岸睢保肛Q井深，隧道2號豎井深706米，比中國最高建筑——上海中心大廈還高出80米，是當今世界最深高速公路豎井；隧道埋深深，最大埋深達1112.2米?！拔甯摺?，是指高地應力、高地震烈度、高環(huán)保要求、高寒、高海拔，其中：地應力最大達21.8兆帕，相當于人手指蓋大小巖石需承受218公斤重量，極易引發(fā)隧道內部出現(xiàn)巖爆現(xiàn)象，產生堪比四級地震的振幅強度。如此復雜的地質狀況和自然環(huán)境，傳統(tǒng)礦山法及單一敞開式TBM工法很難滿足施工要求。

　　“天山號”“勝利號”開挖直徑均為8.43米、全長各位為282米、重量分別約2000噸，國產化率均為98%以上，可實現(xiàn)在多種世界級復雜地層下安全、環(huán)保、高效地掘進。為應對天山勝利隧道工程復雜的地質環(huán)境及極高的施工難度，中交天和在世界范圍內首次創(chuàng)新性融合敞開式TBM掘進機與壓注混凝土工法，從而使“天山號”“勝利號”具備兩種掘進模式、三種支護方式，即：在較好圍巖條件下，采用敞開式工法掘進(TSA)模式；在破碎帶、軟弱圍巖、巖爆地層，采用單護盾鋼模板壓注式混凝土支護掘進（TE）模式；在極破碎帶、軟巖大變形、強巖爆地層段，采用單護盾鋼管片支護掘進（TS）模式。

　　中交天和黨委書記、董事長張伯陽出席下線儀式時曾表示，“天山號”“勝利號”是決定天山勝利隧道工程能否順利實施的關鍵設備，這是TBM設備領域的重大創(chuàng)新，推動了TBM施工工法在業(yè)內實現(xiàn)了新突破。目前，中交天和聯(lián)合中科院研制的國產主軸承成功問世，國產超大直徑盾構全國產化“最后一公里”即將被打通；盾構機無人化掘進核心技術日趨成熟，未來將繼續(xù)融合優(yōu)化現(xiàn)有技術，開展自主掘進、一體化拼裝超大直徑盾構研制，加快進入盾構掘進無人化時代；擁有近200人的“高、精、尖”設計研發(fā)團隊和近300人的維保技術服務團隊，可為掘進施工提供技術支持和“保姆式”服務。中交天和將不斷加大科技創(chuàng)新、搶占發(fā)展先機，引領超大直徑盾構發(fā)展方向，為“大國重器”建造作出卓越貢獻。

　　2020年3月，新疆烏尉高速公路正式開工，建設者們從全國各地奔向莽莽天山。就天山勝利隧道而言，采用傳統(tǒng)施工工藝，需耗時72個月。建設者們創(chuàng)新性采用“三洞+四豎井”施工法，創(chuàng)造性引進大國重器——“天山號”“勝利號”，在中導洞穩(wěn)定掘進，通過橫通道將左右雙主洞分隔成若干短隧道，增加作業(yè)面，掘進效率大為提高，工期縮短約30%。

　　2020年11月，位于勝利隧道出口端的“勝利號”傳來捷報，完成敞開式掘進與壓注混凝土工法切換，以每天10米的掘進速度完成200米斷裂帶壓注法施工，積累了高寒高海拔復雜地質條件下新型TBM施工經驗，推動了復雜地質條件下超長隧道建設技術進步，為特殊地層隧道建設提供了寶貴經驗。天山勝利隧道工程甲方代表強調指出，“勝利號”除具備傳統(tǒng)敞開式TBM全部功能外，遇到大斷層破碎帶、軟巖大變形、巖爆、突泥突水、高地應力等世界性難題，只需切換掘進模式，即可實現(xiàn)在多種復雜地層下安全、環(huán)保、高效掘進。同時，壓注法施工還具備無需混噴、無需清渣、施工環(huán)境好、機械化程度高、支護工程量小、勞動強度低且成型襯砌質量好等突出優(yōu)點。

“勝利號”用壓注工法掘進成型的山體隧道（央廣網發(fā) 中交天和供圖）

　　2021年7月，勝利隧道進口端迎來重大勝利，“天山號”戰(zhàn)勝坍塌、突泥涌水等世界性難題，在山體涌水多、斷裂帶核心區(qū)日涌水量高達10000立方米的施工難度下，安全貫穿勝利隧道最大斷層—F6斷層（博阿斷裂帶），解決了隧道開挖的最大攔路虎，為后續(xù)掘進貫通和項目全線通車創(chuàng)造了條件。博阿斷裂帶是一條以不同深度、不同變形和不同運動方向長期活動的復合區(qū)域深大斷裂帶，總長度約400米，其中：核心帶長100米，地質復雜、巖體破碎，且富含水體，含花崗閃長巖、碳質板巖等10余種巖石，被地質專家稱為“地質博物館”。截至目前，“天山號”“勝利號”已安全、環(huán)保、高效掘進通過13條斷裂帶。

　　中交天和副總工程師、設計研發(fā)總院院長靳黨鵬介紹：在天山勝利隧道掘進作業(yè)中，“天山號”“勝利號”科技創(chuàng)新帶來的疊加效應非常明顯。目前，“天山號”“勝利號”已獲發(fā)明、實用新型專利20余項，掘進施工已超過隧道總長的70%，其中：“勝利號”日掘進35米、月掘進528米，創(chuàng)造了大直徑TBM在高寒、高海拔、高度地應力環(huán)境中掘進的新紀錄。預計2023年10月“勝利號”“天山號”將天山勝利隧道中段勝利“會師”，實現(xiàn)世界最長高速公路隧道的順利貫通。

　　新疆烏尉高速公路是絲綢之路經濟帶核心區(qū)重點交通工程，對推動新疆絲綢之路經濟帶核心區(qū)建設，促進南北疆經濟發(fā)展和區(qū)域優(yōu)勢開發(fā)具有重大意義。天山勝利隧道作為烏尉高速公路的“咽喉”工程，建成后將打通南北疆交通運輸屏障，穿越天山僅需約20分鐘，新疆首府烏魯木齊與重要城市庫爾勒的車程將自7個多小時縮短至約3小時。