硬岩掘进机 “地龙”穿雪域 天堑变通途

　　全国人大代表、中铁工程装备集团首席专家王杜娟表示，说到隧道掘进机，有个好消息：2021年总书记在西藏林芝火车站检阅过的“雪域先锋号”硬岩掘进机，已经成功掘进5000米！这些年，我们突破了多项关键核心技术，完成了41套样品样件的施工现场搭载应用，基本实现了隧道掘进机关键核心基础部件国产化。

　　在新疆乌鲁木齐至尉犁高速公路（下称乌尉高速）天山隧道的施工现场，由中交天和机械设备制造有限公司（下称中交天和）自主研发的两台新型压注工法（TBM）硬岩掘进机“天山号”“胜利号”正在对向掘进，开启一场“贯穿天山”之旅。目前，这一工程已完成总体挖掘任务的72％，预计将于今年10月顺利贯穿。

　　创新破千难万阻

　　乌尉高速是新疆“六横六纵”中的第三纵“阿勒泰-乌鲁木齐-库尔勒-若羌”的重要组成部分，天山胜利隧道则为该高速的“咽喉”部位，一旦贯穿将打通南疆与北疆的交通运输新路，驾车单程耗时将从7个多小时缩短至约3小时，对于推动新疆丝绸之路经济带建设、促进南疆北疆经济发展发挥着巨大的作用。

　　“天山胜利隧道是‘一带一路’重点项目乌尉高速的关键工程，然而，平均海拔超过3000米的天山山脉素有‘地质博物馆’之称，具有‘一长、一多、二深、五高’的特点，施工难度极高。”中交天和副总工程师、设计研发总院院长靳党鹏介绍。

　　“一长”指隧道全长约22.1公里，约为5座南京长江大桥的总长度，是当今世界最长高速公路隧道。“一多”是指地质断裂带多，隧道需穿越16个地质断裂带，施工难度系数大。“二深”指竖井深度，隧道的2号竖井深706米，比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”则为高地应力、高地震烈度、高环保要求、高寒、高海拔。谈到这里，靳党鹏举例，该地的地应力最大可达21.8兆帕，相当于人类指甲大小的岩石需承受218公斤重量，如此极端情况下极易引发隧道内部出现岩爆现象，振幅堪比四级地震的强度。在复杂的地质状况和自然环境下，传统工法很难满足施工要求。

　　“若采用常规的钻孔爆破方法，天山胜利隧道贯通大概需要12年。我们决定另辟蹊径，因地制宜，给这一工程寻一个‘开路先锋’。”靳党鹏介绍，负此重任的进口端“天山号”和出口端“胜利号”是为天山胜利隧道“量身定做”，拥有20余件专利，把知识产权牢牢把握在中国人自己手中。

　　智造助产业升级

　　“在深邃暗黑的城市地下，无需人工决策、手动操作，重达数千吨、长达百米以上的盾构机就能自动挖掘出一条条地铁、公路、高铁等隧道，这是未来盾构机的发展方向。”在中交天和从事无人掘进盾构研究的吴志洋博士介绍，“很多年前，国外便提过这一想法，但考虑现实难度及需要巨量数据的累积，并未成功。现在，我们积累了大量的工程实践经验，也有过硬的实力，便可以做这件事了。”

　　2020年3月，天山胜利隧道工程正式开工，建设者们带着雄心壮志奔赴莽莽天山。针对天山胜利隧道的具体地势情况，中交天和的研发团队采用“三洞＋四竖井”施工法，将工期缩短30％。2020年11月，位于胜利隧道出口端的“胜利号”传来捷报，完成敞开式掘进与压注混凝土工法切换，以每天10米的掘进速度完成200米断裂带压注法施工，积累了高寒高海拔复杂地质条件下新型施工经验。

　　“2021年7月，胜利隧道进口端迎来重大胜利，‘天山号’解决了隧道开挖的最大拦路虎，为后续掘进贯通和项目全线通车创造了条件。”中交天和党委书记张伯阳表示，众所周知，地下施工最怕坍塌、涌水突泥等难题，然而，在山体众多、断裂带核心区日涌水量高达1万立方米的挑战下，“天山号”凭借其搭载的优势技术，顺利贯穿天山胜利隧道的最大断层——F6断层（博阿断裂带），这一成果也让日夜奋战的一线工作者和研发团队人员松了一口气。截至目前，“天山号”“胜利号”已安全、高效地掘进通过了13条断裂带。“天山号”和“胜利号”保持着高昂的姿态，正以20米/天的速度向着乌尉高速天山胜利隧道全线贯通全力掘进。“天山胜利隧道工程能为我国多条规划中的超长隧道建设积累宝贵的经验。”中国工程院土木、水利与建筑工程学部主任聂建国表示，希望承建隧道工程的相关企业能够针对基建领域的关键技术问题，发挥专业特长和集体智慧，全力推动基建产业转型升级，提升中国建造的国际竞争力。

　　值得一提的是，由中交天和研发、拥有完全自主知识产权的超大直径硬岩竖向掘进机“首创号”也在持续助力天山胜利隧道的建设，气贯如虹地由天山之巅向着地下800米的目标掘进着，与“天山号”“胜利号”一横一纵地呼应着，一场“贯穿天山”的跨越正在实现……

　　“现今，盾构施工技术作为最先进长大隧道和水下隧道掘进方式之一，已被广泛应用于工程建设领域。抢占先机、迎难而上，把握科技发展的风向标是每一个创新者肩负的使命。”靳党鹏介绍，目前，中交天和的最新研发成果——地铁隧道用6米级无人掘进盾构及15米级无人化拼装盾构已现场试验成功并取得应用。未来，将继续推进创新、抢占发展高峰，实现盾构自主掘进、自主拼装一体化，进入盾构掘进无人化智能化的新时代。（叶云彤）