世界最长高速公路隧道贯穿天山,两大盾构机总体掘进超70%
北京日报客户端 | 记者 丰家卫 通讯员 张凤华
天山山脉横贯新疆东西,高原雪山,艰险绝美。由中交天和自主研制的全球首创新型压注工法(TBM)硬岩掘进机“天山号”“胜利号”正在天山胜利隧道内进行一场前所未有的贯穿天山之旅,截至目前,总体掘进施工已超过隧道总长的70%。
天山胜利隧道是“一带一路”重点项目新疆乌尉高速公路的控制性工程,具有“一长、一多、二深、五高”特点。“一长”,是指隧道全长约22.1公里,约为5座南京长江大桥的总和,是当今世界最长高速公路隧道。“一多”,是指断裂带多,隧道需穿越16个地质断裂带,施工难度极高。“二深”,指竖井深,隧道2号竖井深706米,比中国最高建筑——上海中心大厦还高出80米,是当今世界最深高速公路竖井;隧道埋深深,最大埋深达1112.2米。“五高”,是指高地应力、高地震烈度、高环保要求、高寒、高海拔,其中,地应力最大达21.8兆帕,相当于人手指盖大小岩石需承受218公斤重量,极易引发隧道内部出现岩爆现象,产生堪比四级地震的振幅强度。如此复杂的地质状况和自然环境,传统矿山法及单一敞开式TBM工法很难满足施工要求。
“天山号”“胜利号”开挖直径均为8.43米,国产化率均为98%以上,可实现在多种世界级复杂地层下安全、环保、高效地掘进。为应对天山胜利隧道工程复杂的地质环境及极高的施工难度,中交天和在世界范围内首次创新性融合敞开式TBM掘进机与压注混凝土工法,从而使“天山号”“胜利号”具备两种掘进模式、三种支护方式,即:在较好围岩条件下,采用敞开式工法掘进(TSA)模式;在破碎带、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;在极破碎带、软岩大变形、强岩爆地层段,采用单护盾钢管片支护掘进(TS)模式。
中交天和党委书记、董事长张伯阳出席下线仪式时曾表示,“天山号”“胜利号”是决定天山胜利隧道工程能否顺利实施的关键设备,这是TBM设备领域的重大创新,推动了TBM施工工法在业内实现了新突破。目前,中交天和联合中科院研制的国产主轴承成功问世,国产超大直径盾构全国产化“最后一公里”即将被打通;盾构机无人化掘进核心技术日趋成熟,未来将继续融合优化现有技术,开展自主掘进、一体化拼装超大直径盾构研制,加快进入盾构掘进无人化时代;拥有近200人的“高、精、尖”设计研发团队和近300人的维保技术服务团队,可为掘进施工提供技术支持和“保姆式”服务。
2020年3月,新疆乌尉高速公路正式开工,建设者们从全国各地奔向莽莽天山。就天山胜利隧道而言,采用传统施工工艺,需耗时72个月。建设者们创新性采用“三洞+四竖井”施工法,创造性引进大国重器——“天山号”“胜利号”,在中导洞稳定掘进,通过横通道将左右双主洞分隔成若干短隧道,增加作业面,掘进效率大为提高,工期缩短约30%。
中交天和副总工程师、设计研发总院院长靳党鹏介绍,在天山胜利隧道掘进作业中,“天山号”“胜利号”科技创新带来的叠加效应非常明显。到目前为止,“天山号”“胜利号”已获发明、实用新型专利20余项。“胜利号”日掘进35米、月掘进528米,创造了大直径TBM在高寒、高海拔、高度地应力环境中掘进的新纪录。预计2023年10月“胜利号”“天山号”将在天山胜利隧道中段胜利“会师”,实现世界最长高速公路隧道的顺利贯通。
新疆乌尉高速公路是丝绸之路经济带核心区重点交通工程,对推动新疆丝绸之路经济带核心区建设,促进南北疆经济发展和区域优势开发具有重大意义。天山胜利隧道作为乌尉高速公路的“咽喉”工程,建成后将打通南北疆交通运输屏障,穿越天山仅需约20分钟,乌鲁木齐与重要城市库尔勒的车程将自7个多小时缩短至约3小时。
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