自主研制、全球首创 中国新型压注式工法硬岩掘进机“穿越天山”

中新网乌鲁木齐7月12日电(杨宏伟)一山横亘界南北，万古奇雄塞大荒。在我国的大西北，天山山脉如巨龙盘踞横贯东西，把广袤的新疆分为南疆和北疆。正在建设的天山胜利隧道横穿天山山脉，全长22.1公里，为目前世界最长高速公路隧道，也是新疆乌尉高速公路的“咽喉”工程。这条隧道建成后，开车穿越天山仅需约20分钟，这将有效打通南北疆交通运输屏障，彻底告别翻山越岭、危险四伏的漫长旅程。

日前，中交天和机械设备制造有限公司组织了新疆天山胜利隧道媒体采风活动。据介绍，这里地处高寒高海拔地区，气候恶劣，穿越了16个复杂的地质断裂带。这里地应力最高达21.8兆帕，相当于手指甲大小岩石需承受218公斤重量，极易引发岩爆现象，其震动烈度堪比四级地震。因此，这里施工组织困难，难度大，风险高，有效作业时间短，传统矿山法和单一敞开式TBM工法均难满足掘进要求。

由中交天和自主研制的全球首创新型压注式工法(TBM)硬岩掘进机“天山号”“胜利号”正在进行一场前所未有的“穿越天山”之旅。中交天和机械设备制造有限公司天山胜利隧道项目部经理康健介绍，“胜利号”“天山号”国产化率在98%以上，开挖直径8.43米、全长282米、重量约2000吨，是建设天山胜利隧道的最关键装备。

“天山号”“胜利号”同时具备两种掘进模式和三种支护方式，即：对较好围岩条件采用敞开式工法掘进(TSA)模式；对破碎带、软弱围岩、岩爆地层采用单护盾钢模板压注式混凝土支护掘进(TE)模式；对极破碎带、软岩大变形、强岩爆地层采用单护盾钢管片支护掘进(TS)模式，避免塌方对作业人员和工程设备带来安全风险，确保在大变形、强岩爆、多断裂带等复杂地层下安全、环保、高效地掘进。

此外，“胜利号”日掘进最高达35米、月掘进最高达528米，创造了大直径TBM在高寒、高海拔、高地应力环境的掘进新纪录。康健称，如果按土方量来算，可以说一个月挖出一座小山。“天山号”战胜坍塌、突泥涌水等世界性难题，在山体涌水多、断裂带核心区日涌水量达10000立方米情况下，安全穿越最大断层—F6断层(博阿断裂带)，解决了隧道开挖的最大拦路虎，为后续掘进贯通和全线通车创造了条件。目前“胜利号”“天山号”已掘进成型合计18145米，超过中导洞总长的83%，现正以日均30米的速度快速掘进。

采风团一路驱车攀行，参观了地处天山之巅的2号竖井施工处。这个竖井是世界最深高速公路竖井，也是世界首个一次开挖成型的超大直径硬岩大深度竖井。首次将TBM破岩石工艺与传统钻进完美结合的世界首创高寒高海拔、大深度、超大直径硬岩竖向掘进机——“首创号”正在这里作业。

该掘进机整机重量1350吨，高度44米，刀盘直径11.4米，装机功率4500千瓦，额定扭矩8913千牛·米，能实现超大直径竖井一次性开挖成型，也满足了竖井掘进的机械化、自动化和智能化需求。

目前的大直径竖井多采用分级扩挖技术，“首创号”则采用掘进、排渣、支护相结合的全新钻井工艺，避免传统钻爆法扰动岩石，实现井内掘进无人化作业；配置自主研发的垂直导向系统，垂直精度控制在2毫米内；碎石经泥水循环系统排出，避免排渣扬尘等对天山生态造成污染，大大提高了掘进速度，掘进的安全性环保性明显增强。

康健介绍，该掘进现场的海拔有3660米，气候十分恶劣，冬季的平均风速7-8级，最低气温零下40余度，能够“呵气成冰”。即便是在即将“入伏”的夏季，这里还需要地暖和棉衣。此外，这里氧分压仅为海平面的60%，在高寒低氧环境下，作业人员极易出现胸闷、心悸头疼、失眠等高原反应。中交天和在这里配备了一支80人的团队，他们克服高寒、高海拔、强紫外线等因素影响，坚守在这里，以实际行动践行国家“一带一路”战略。

“从天山南到天山北，开车需要7到9个小时，在其他地方都能到好几个城市了，但在这里只能到两个点，途中还要经历很多不利的路况。因此，这个项目意义重大。”康健说，“作为一个中国人，我们就要用我们中国的设备，去打通我们自己的天山。”天山胜利隧道建成后，乌鲁木齐至尉犁两地行车时间将由7小时缩短至3小时，对推动国家“一带一路”建设、加强南北疆联结融合和推动新疆经济社会发展具有重大现实意义和深远历史意义。