新疆公路建設那些“大國重器”

　　天山網-新疆日報記者 逯風暴

　　G0711烏魯木齊至尉犁高速公路通車了，5年多建設中，3臺“大國重器”——硬巖掘進機（TBM）立下了汗馬功勞。也正是看到了TBM在烏尉高速建設中的作用，此后，新疆多個公路項目引進TBM掘進隧道，成為新疆公路建設一道亮麗的風景。

天山勝利隧道進口端TBM。柳新鵬攝

　　利用TBM掘進隧道，在我國水電、鐵路、市政等建設領域已不是新鮮事。早在20世紀90年代，西康鐵路秦嶺隧道就首次從德國引進TBM建設。

　　但TBM投入成本大，項目建設從成本方面考慮，會謹慎選用TBM。

　　天山勝利隧道全長22.13公里，是烏尉高速節(jié)點工程，設計之初，隧道曾有“兩洞+斜豎井”設計。施工工法采用鉆爆法+斜豎井輔助施工，這一工法施工難度大、工期預計超過10年。若采用鉆爆法+全斷面TBM法+斜豎井工法施工，不僅投資規(guī)模巨大，還存在較大風險。

　　經過比對，最后選用了三洞方案，采用主洞鉆爆法+服務隧道TBM+豎井施工。這是國內公路建設首次采取“三洞+四豎井”的建設方案，也就是在傳統(tǒng)左右雙主洞的基礎上又加一個中導洞，主洞采用人工鉆爆方式掘進，中導洞用TBM施工。

　　施工時先打中導洞，然后向兩側主洞打出橫通道，把主洞像切香腸一樣分成若干段，開辟出多個工作面同時施工，從而實現(xiàn)“長隧短打”，大幅縮短工期。

　　中導洞選用由中交天和機械設備制造有限公司自主研發(fā)的“天山號”“勝利號”掘進機。這兩臺掘進機開挖直徑均達8.43米、總重量均超2000噸，創(chuàng)新性融合敞開式TBM與壓注式混凝土支護工法，能根據實際情況智能切換掘進模式，在圍巖完整段高效敞開掘進，在破碎軟弱段迅速轉換為壓注混凝土支護，在極險區(qū)段即刻啟用鋼管片緊急加固。

　　施工中，“勝利號”創(chuàng)下單日最高掘進35米、單月最高掘進528米的高寒高海拔紀錄；“天山號”則成功穿越日涌水量超萬立方米的F6巨型斷層。最終，雙機攜手攻堅，于2024年12月提前17個月實現(xiàn)隧道主體貫通。

天山勝利隧道2號豎井落底貫通。圖/中交新疆交通投資發(fā)展有限公司提供

　　天山勝利隧道深達707米的2號通風豎井也遇到了使用哪種工法的難題。

　　2號通風豎井施工區(qū)域海拔3660米、冬季氣溫低至零下40攝氏度、巖石強度超200兆帕，使用傳統(tǒng)的人工鉆爆法不僅效率低下，還存在極高的安全和環(huán)保風險。

　　為此，中交天和公司量身定制世界首臺高寒高海拔高地應力超大直徑豎向硬巖掘進機——“首創(chuàng)號”。這臺開挖直徑達11.4米的豎向TBM，巧妙融合了TBM高效破巖技術與傳統(tǒng)鉆進工藝優(yōu)勢，在全球首次實現(xiàn)大直徑硬巖豎井“一鉆成井”和“掘進—排渣—支護”全過程智能化作業(yè)。

　　中導洞和豎井由“天山號”“勝利號”TBM和“首創(chuàng)號”TBM掘進，不僅提高了效率，豎井施工還創(chuàng)下全球最深“一鉆成井”硬巖掘進紀錄。

　　“首創(chuàng)號”TBM實現(xiàn)單月最高垂直掘進達104米，并于今年6月底成功貫通豎井，一舉創(chuàng)下豎井深度、直徑、海拔三項世界紀錄，標志著我國在深地空間開發(fā)裝備研制和應用領域取得了里程碑突破。

　　國產TBM在烏尉高速公路建設中大顯身手，G219溫泉至霍爾果斯、昭蘇至溫宿公路建設也引進了3臺TBM，用于莫遜山隧道和西天山隧道施工。

　　莫遜山隧道的“溫泉號”以及西天山隧道的“昭蘇號”和“溫宿號”TBM在隧道建設中發(fā)揮了巨大作用，“溫宿號”創(chuàng)下單日掘進60.6米、單月掘進862.4米的新速度；“昭蘇號”則安全穿越最危險的360米斷裂帶，展現(xiàn)出超強地質適應性。在涌水量巨大的莫遜山隧道，“溫泉號”TBM日均掘進超20米，效率達到傳統(tǒng)爆破法的4倍以上，連續(xù)攻克多個高風險區(qū)段。

　　如今，另一條穿越天山的高速公路——G3033奎屯至獨山子至庫車高速公路先導工程也于9月開工，公路依然有多個隧道穿山而過，至于隧道建設是否會引進TBM施工，持續(xù)書寫長大隧道掘進的創(chuàng)新傳奇，且拭目以待。