开挖直径8.43米、全长282米、重量约2000吨、国产化率98%以上的TBM“胜利号”。(图片由中交天和机械设备制造有限公司提供)

位于天山深处海拔3660米的天山胜利隧道2号竖井。(图片由中交天和机械设备制造有限公司提供)

仅剩3.5公里，TBM(硬岩掘进机)将掘通天山。乌尉高速公路预计2025年提前实现通车，如此快的中国速度让世人惊叹。7月9日，由人民日报社、新华社、中新社、新疆日报社、新疆电视台、巴音郭楞融媒体中心等11家媒体记者组成的采访团，实地探访世界最长高速公路隧道——天山胜利隧道，揭秘超级工程背后的大国重器。

全球首创“黑”科技 助隧道快速掘进

当日上午，在和静县天山胜利隧道出口端数字化监控指挥中心，通过多个实时监控画面，记者看到，隧道内灯火通明，大型机械来回穿梭，连续皮带机将TBM掘下的泥沙石混合物源源不断地运送出洞。建设者们展开支护、喷浆等一系列工序，巩固TBM掘进成果，隧道建设快速推进。

天山胜利隧道位于素有“地质博物馆”之称的天山山脉，全长22.13公里，是国家“一带一路”重点项目乌尉高速公路控制性工程。隧道穿越16个复杂的地质断裂带，拥有707米的世界最深高速公路通风竖井。隧道最大埋深1112.2米，有着高地应力、高地震烈度、高寒、高海拔和高环保要求等“一长、一多、二深、五高”的显著特点。如此恶劣的自然环境和复杂的地质状况，传统矿山法和单一敞开式TBM工法均难满足掘进要求。

如何应对复杂的地质、破碎的围岩，让隧道顺利掘进?

为此，中交天和机械设备制造有限公司(以下简称中交天和)自主研制的全球首创新型压注式工法TBM“天山号”“胜利号”和世界首创应用于高寒、高海拔地区的大深度、超大直径硬岩竖向掘进机“首创号”，担负起“穿越天山”的重任。开挖直径8.43米、长282米、重量约2000吨，国产化率98%以上的TBM“胜利号”“天山号”是建设天山胜利隧道的最关键装备。

中交天和天山胜利隧道项目部经理康健说：“该项目在国内高速公路隧道建设中，首次应用‘三洞+四竖井’施工法，左右双主洞采用传统的钻爆法施工。中间的中导洞采用TBM掘进法施工，利用TBM掘进先行。通过车行横洞为左右双主洞开辟多个辅助工作面，将主洞切分成段，实现‘长隧短打’，大幅缩短工期。”

为攻克天然地质屏障，中交天和在世界范围内首次创新性融合敞开式TBM与压注式混凝土工法，使TBM同时具备灵活切换的两种掘进模式和三种支护方式。在较好围岩条件下，采用敞开式工法掘进模式;遇到破碎带、软弱围岩、岩爆地层时，切换单护盾钢模板压注式混凝土支护掘进模式;针对极破碎带、软岩大变形、强岩爆地层时，采用单护盾钢管片支护掘进模式，避免出现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。

TBM“天山号”“胜利号”已获发明、实用新型专利合计20余项。经中国机械工业联合会鉴定，压注式混凝土工法成果已达国际先进水平。其中的压注式混凝土支护工法技术、双模式TBM装备技术达国际领先水平。“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;“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1万立方米的情况下，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。截至当日，TBM已掘进成型合计18.6公里，现正以日均30米的速度快速掘进。

TBM+传统钻井 掘世界最深竖井

7月9日下午，海拔3660米的2号竖井施工现场细雨蒙蒙，气温仅有5℃，不少记者穿上了项目部准备的棉大衣，吸着氧。

2号竖井全年最低气温达-40℃，是目前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。因自然环境恶劣、地质状况复杂且建设标准高，中交天和首次将TBM破岩石工艺与传统钻井完美结合，成功研制世界首创硬岩竖向掘进机——“首创号”。

“首创号”刀盘直径11.4米，整机高度44米，整机重量1350吨，采用全智能化掘进技术，零部件实现全国产化，是中交天和自主研发、创新发展的又一重大科技成果，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。

康健介绍，目前，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。目前，“首创号”获发明专利、实用新型专利25项。

竖井施工现场气候极其恶劣，尤其是冬季，平均风速7~8级，极寒天气“滴水成冰”。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，设备作业效率仅为平原地区的60%。但是中交天和配备80人的专业团队没有一人退缩。

“我们胸怀天山胜利隧道早日贯通的梦想，克服高寒、高海拔、强紫外线等环境影响，发扬担当精神、实干精神和奉献精神，坚守天山之巅，奋战掘进现场，以实际行动践行国家‘一带一路’建设。”康健说。

中交天和现拥有一支近200人的盾构机研发团队和超大型完善的盾构机建造基地，年均研制盾构机超160台(最大刀盘直径超18米)，几乎涵盖TBM、泥水、土压、双模、复合式、敞开式、竖向掘进、救援掘进盾构机等全部机型。在盾构隧道工程设置部(配)件库，可快速实现部(配)件更换，掘进效率大大提高;配置由盾构机长和液压、电气、土建、检测等工程师组成的技术团队，全天候提供现场保驾服务，快速预测、分析、控制和处置故障风险。

天山胜利隧道是乌尉高速公路的“咽喉”工程，建成后来往车辆穿越天山仅需约20分钟，将有效打通南北疆交通运输屏障，彻底告别翻山越岭的漫长车程，乌鲁木齐至尉犁行车时间将由7小时缩短至3个多小时，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高质量发展具有重大现实意义和深远历史意义。(