一山横亘界南北，万古奇雄塞大荒。在横贯新疆东西的天山山脉，由中交天和机械设备制造有限公司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。
科技日报记者从施工现场了解到，在新春佳节来临之际，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”将与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。
天山号步进前照片
胜利号现场组装时照片
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”已获发明、实用新型专利20余项。
2020年3月，新疆乌尉高速公路正式开工，如采用传统施工工艺，打通天山胜利隧道需耗时72个月。中交天和副总工程师、设计研发总院院长靳党鹏介绍，建设者们创新性采用“三洞+四竖井”施工法，掘进效率大为提高，工期缩短约30%。
天山俯瞰图
2021年7月，“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。
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从7个多小时缩短至约3小时。
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