“天山雪后海風寒，橫笛偏吹行路難”。“一山橫亙界南北，萬古奇雄塞大荒”。馳名中外的天山山脈橫貫新疆東西，高原雪山，艱險絕美，自古以來即為人稱道。由中交天和自主研制的全球首創新型壓注式工法(TBM)硬巖掘進機“天山號”“勝利號”和世界首創應用于高寒、高海拔地區的大深度、超大直徑硬巖豎向掘進機“首創號”正在進行一場前所未有的“穿越天山”之旅。
天山勝利隧道是國家“一帶一路”重點項目烏尉高速公路控制性工程，有“一長、一多、二深、五高”顯著特點。“一長”，是指全長22.1公里，為目前世界最長高速公路隧道。“一多”，是指斷裂帶多，穿越16個復雜的地質斷裂帶。“二深”，是指豎井深，2號通風豎井深707米，為目前世界最深高速公路通風豎井;隧道埋深深，最大埋深1112.2米。“五高”，是指高地應力、高地震烈度、高寒、高海拔和高環保要求，其中：地應力最高達21.8兆帕，相當手指甲大小巖石需承受218公斤重量，極易引發巖爆現象，其震動烈度堪比四級地震。惡劣的自然環境和復雜的地質狀況，傳統礦山法和單一敞開式TBM工法均難滿足掘進要求?！ ?/p>
山勝利隧道出口段現場
為順利掘進天山勝利隧道，中交天和在世界范圍內首次創新性融合敞開式TBM掘進機與壓注式混凝土工法，使“天山號”“勝利號”同時具備兩種掘進模式和三種支護方式，即：對較好圍巖條件采用敞開式工法掘進(TSA)模式;對破碎帶、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;對極破碎帶、軟巖大變形、強巖爆地層采用單護盾鋼管片支護掘進(TS)模式，避免塌方對作業人員和工程設備帶來安全風險，確保在大變形、強巖爆、多斷裂帶等復雜地層下安全、環保、高效地掘進。“勝利號”“天山號”開挖直徑8.43米、全長282米、重量約2000噸，國產化率98%以上，是建設天山勝利隧道的最關鍵裝備。
勝利號現場組裝
TBM始發掘進
“天山號”“勝利號”已獲發明、實用新型專利合計20余項。經中國機械工業聯合會鑒定，壓注式混凝土工法成果已達國際先進水平，其中的壓注式混凝土支護工法技術、雙模式TBM裝備技術達國際領先水平。“勝利號”日掘進最高達35米、月掘進最高達528米，創造了大直徑TBM在高寒、高海拔、高地應力環境的掘進新紀錄;“天山號”戰勝坍塌、突泥涌水等世界性難題，在山體涌水多、斷裂帶核心區日涌水量達10000立方米情況下，安全穿越最大斷層—F6斷層(博阿斷裂帶)，解決了隧道開挖的最大攔路虎，為后續掘進貫通和全線通車創造了條件。目前“勝利號”“天山號”已掘進成型合計18145米，超過中導洞總長的83%，現正以日均30米的速度快速掘進?！ ?/p>
天山號步進
2號豎井地處天山之巔，最低氣溫零下40余度，海拔3660米，巖石強度超200兆帕，為目前世界最深高速公路豎井，也是世界首個一次開挖成型的超大直徑硬巖大深度豎井。因自然環境惡劣、地質狀況復雜且建設標準高，中交天和在世界范圍內首次將TBM破巖石工藝與傳統鉆進完美結合，成功研制世界首創高寒高海拔、大深度、超大直徑硬巖豎向掘進機——“首創號”。該掘進機刀盤直徑11.4米，裝機功率4500千瓦，整機高度44米，整機重量1350噸，額定扭矩8913千牛·米。采用全智能化掘進技術，零部件實現全國產化，是中交天和自主研發、創新發展的又一重大科技成果，實現超大直徑豎井一次性開挖成型，也滿足了豎井掘進的機械化、自動化和智能化需求?！ ?/p>
勝利隧道二號豎井現場
目前，大直徑豎井多采用分級擴挖技術，“首創號”則采用掘進、排渣、支護相結合的全新鉆井工藝，避免傳統鉆爆法擾動巖石，實現井內掘進無人化作業;配置自主研發的垂直導向系統，垂直精度控制在2毫米內;碎石經泥水循環系統排出，避免排渣揚塵等對天山生態造成污染，大大提高了掘進速度，掘進的安全性環保性明顯增強。目前，“首創號”獲發明專利、實用新型專利25項。
掘進現場氣候極其惡劣，尤其是冬季，平均風速7-8級，最低氣溫零下40余度，甚至“呵氣成冰”。氧分壓僅為海平面的60%，在高寒低氧環境下，作業人員極易出現胸悶、心悸頭疼、失眠等高原反應，設備作業效率僅為平原地區的60%。中交天和配備一支80人的專業團隊，他們胸懷天山勝利隧道早日貫通的夢想，克服高寒、高海拔、強紫外線等因素影響，發揚“凝心聚力干大事”的擔當精神、“咬定青山不放松”的實干精神和“特別能吃苦，特別能戰斗”的奉獻精神，堅守天山之巔，奮戰掘進現場，以實際行動踐行國家“一帶一路”戰略。
近年來，中交天和科技創新成果豐碩，與成熟的研發體系、強大的建造能力和高效的售后服務密切相關。中交天和現擁有一支近200人的盾構機研發團隊和世界最大、最完善的盾構機建造基地，年均研制盾構機超160臺(最大刀盤直徑超18米)，幾乎涵蓋TBM、泥水、土壓、雙模、復合式、敞開式、豎向掘進、救援掘進盾構機等全部機型。在盾構隧道工程設置部(配)件庫，可快速實現部(配)件更換，掘進效率大大提高;配置由盾構機長和液壓、電氣、土建、檢測等工程師組成的技術團隊，全天候提供現場保駕服務，快速預測、分析、控制和處置故障風險。
天山勝利隧道作為新疆烏尉高速公路的“咽喉”工程，建成后來往車輛穿越天山僅需約20分鐘，這將有效打通南北疆交通運輸屏障，徹底告別翻山越嶺、危險四伏的漫長旅程，烏魯木齊至尉犁兩地行車時間將由7小時縮短至3小時，對推動國家“一帶一路”建設、加強南北疆聯結融合和推動新疆經濟社會發展具有重大現實意義和深遠歷史意義。
(來源：中交天和)
