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(jìn)機(jī)“天山號”“勝利號”正在進(jìn)行一場前所未有的“貫穿天山”之旅。

天山號步進(jìn)前照片（央廣網(wǎng)發(fā) 中交天和供圖）

勝利號現(xiàn)場組裝時照片（央廣網(wǎng)發(fā) 中交天和供圖）

　　天山勝利隧道是中國“一帶一路”重點(diǎn)項(xiàng)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(diǎn)?！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(dāng)今世界最長高速公路隧道。“一多”，是指斷裂帶多，隧道需穿越16個地質(zhì)斷裂帶，施工難度極高?！岸睢?，指豎井深，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(dāng)今世界最深高速公路豎井；隧道埋深深，最大埋深達(dá)1112.2米?！拔甯摺?，是指高地應(yīng)力、高地震烈度、高環(huán)保要求、高寒、高海拔，其中：地應(yīng)力最大達(dá)21.8兆帕，相當(dāng)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(nèi)部出現(xiàn)巖爆現(xiàn)象，產(chǎn)生堪比四級地震的振幅強(qiáng)度。如此復(fù)雜的地質(zhì)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(chǎn)化率均為98%以上，可實(shí)現(xiàn)在多種世界級復(fù)雜地層下安全、環(huán)保、高效地掘進(jìn)。為應(yīng)對天山勝利隧道工程復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境及極高的施工難度，中交天和在世界范圍內(nèi)首次創(chuàng)新性融合敞開式TBM掘進(jìn)機(jī)與壓注混凝土工法，從而使“天山號”“勝利號”具備兩種掘進(jìn)模式、三種支護(hù)方式，即：在較好圍巖條件下，采用敞開式工法掘進(jìn)(TSA)模式；在破碎帶、軟弱圍巖、巖爆地層，采用單護(hù)盾鋼模板壓注式混凝土支護(hù)掘進(jìn)（TE）模式；在極破碎帶、軟巖大變形、強(qiáng)巖爆地層段，采用單護(hù)盾鋼管片支護(hù)掘進(jìn)（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(shí)施的關(guān)鍵設(shè)備，這是TBM設(shè)備領(lǐng)域的重大創(chuàng)新，推動了TBM施工工法在業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了新突破。目前，中交天和聯(lián)合中科院研制的國產(chǎn)主軸承成功問世，國產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)全國產(chǎn)化“最后一公里”即將被打通；盾構(gòu)機(jī)無人化掘進(jìn)核心技術(shù)日趨成熟，未來將繼續(xù)融合優(yōu)化現(xiàn)有技術(shù)，開展自主掘進(jìn)、一體化拼裝超大直徑盾構(gòu)研制，加快進(jìn)入盾構(gòu)掘進(jìn)無人化時代；擁有近200人的“高、精、尖”設(shè)計研發(fā)團(tuán)隊(duì)和近300人的維保技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)，可為掘進(jìn)施工提供技術(shù)支持和“保姆式”服務(wù)。中交天和將不斷加大科技創(chuàng)新、搶占發(fā)展先機(jī)，引領(lǐng)超大直徑盾構(gòu)發(fā)展方向，為“大國重器”建造作出卓越貢獻(xiàn)。

　　2020年3月，新疆烏尉高速公路正式開工，建設(shè)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(shè)者們創(chuàng)新性采用“三洞+四豎井”施工法，創(chuàng)造性引進(jìn)大國重器——“天山號”“勝利號”，在中導(dǎo)洞穩(wěn)定掘進(jìn)，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(jìn)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(jìn)與壓注混凝土工法切換，以每天10米的掘進(jìn)速度完成200米斷裂帶壓注法施工，積累了高寒高海拔復(fù)雜地質(zhì)條件下新型TBM施工經(jīng)驗(yàn)，推動了復(fù)雜地質(zhì)條件下超長隧道建設(shè)技術(shù)進(jìn)步，為特殊地層隧道建設(shè)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。天山勝利隧道工程甲方代表強(qiáng)調(diào)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(yīng)力等世界性難題，只需切換掘進(jìn)模式，即可實(shí)現(xiàn)在多種復(fù)雜地層下安全、環(huán)保、高效掘進(jìn)。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(jī)械化程度高、支護(hù)工程量小、勞動強(qiáng)度低且成型襯砌質(zhì)量好等突出優(yōu)點(diǎn)。

“勝利號”用壓注工法掘進(jìn)成型的山體隧道（央廣網(wǎng)發(fā) 中交天和供圖）

　　2021年7月，勝利隧道進(jìn)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(dá)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(jìn)貫通和項(xiàng)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(yùn)動方向長期活動的復(fù)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(zhì)復(fù)雜、巖體破碎，且富含水體，含花崗閃長巖、碳質(zhì)板巖等10余種巖石，被地質(zhì)專家稱為“地質(zhì)博物館”。截至目前，“天山號”“勝利號”已安全、環(huán)保、高效掘進(jìn)通過13條斷裂帶。

　　中交天和副總工程師、設(shè)計研發(fā)總院院長靳黨鵬介紹：在天山勝利隧道掘進(jìn)作業(yè)中，“天山號”“勝利號”科技創(chuàng)新帶來的疊加效應(yīng)非常明顯。目前，“天山號”“勝利號”已獲發(fā)明、實(shí)用新型專利20余項(xiàng)，掘進(jìn)施工已超過隧道總長的70%，其中：“勝利號”日掘進(jìn)35米、月掘進(jìn)528米，創(chuàng)造了大直徑TBM在高寒、高海拔、高度地應(yīng)力環(huán)境中掘進(jìn)的新紀(jì)錄。預(yù)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(shí)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(jīng)濟(jì)帶核心區(qū)重點(diǎn)交通工程，對推動新疆絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶核心區(qū)建設(shè)，促進(jìn)南北疆經(jīng)濟(jì)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(yùn)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。