中交天和：“天山号”“胜利号”的“贯穿天山”之旅

一山横亘界南北，万古奇雄塞大荒。天山山脉横贯新疆东西，高原雪山，艰险绝美，自古以来就为人称道。在这人类目光难以企及的高度，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”正在进行一场前所未有的“贯穿天山”之旅。

天山号步进前照片（央广网发 中交天和供图）

胜利号现场组装时照片（央广网发 中交天和供图）

天山胜利隧道是中国“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、全长各位为282米、重量分别约2000吨，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。

“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。中交天和将不断加大科技创新、抢占发展先机，引领超大直径盾构发展方向，为“大国重器”建造作出卓越贡献。

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%。

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TBM施工经验，推动了复杂地质条件下超长隧道建设技术进步，为特殊地层隧道建设提供了宝贵经验。天山胜利隧道工程甲方代表强调指出，“胜利号”除具备传统敞开式TBM全部功能外，遇到大断层破碎带、软岩大变形、岩爆、突泥突水、高地应力等世界性难题，只需切换掘进模式，即可实现在多种复杂地层下安全、环保、高效掘进。同时，压注法施工还具备无需混喷、无需清渣、施工环境好、机械化程度高、支护工程量小、劳动强度低且成型衬砌质量好等突出优点。

“胜利号”用压注工法掘进成型的山体隧道（央广网发 中交天和供图）

2021年7月，胜利隧道进口端迎来重大胜利，“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高达10000立方米的施工难度下，安全贯穿胜利隧道最大断层—F6断层（博阿断裂带），解决了隧道开挖的最大拦路虎，为后续掘进贯通和项目全线通车创造了条件。博阿断裂带是一条以不同深度、不同变形和不同运动方向长期活动的复合区域深大断裂带，总长度约400米，其中：核心带长100米，地质复杂、岩体破碎，且富含水体，含花岗闪长岩、碳质板岩等10余种岩石，被地质专家称为“地质博物馆”。截至目前，“天山号”“胜利号”已安全、环保、高效掘进通过13条断裂带。

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。目前，“天山号”“胜利号”已获发明、实用新型专利20余项，掘进施工已超过隧道总长的70%，其中：“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，新疆首府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。

（来源：中交天和）

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