近日，從G219線西天山特長隧道掘進施工一線獲悉，由中交天和自主研制的“溫宿號”TBM實現(xiàn)歷史單日最高掘進45.3米、單月最高掘進827米，刷新了全球同級別、同類型和同類施工條件下TBM最高日掘進記錄。

TBM是一種全斷面硬巖掘進裝備，具有顯著的安全、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)、高效等特點，在交通、水利、能源等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的作用日益凸顯。用于G219線西天山特長隧道側(cè)平導(dǎo)洞掘進的“溫宿號”刀盤直徑8.83米，是目前穿越天山直徑最大、技術(shù)最先進的TBM。相較于傳統(tǒng)TBM，“溫宿號”創(chuàng)新性采用“仰拱塊鋪設(shè)+常規(guī)支護”掘進方式，配置超前地質(zhì)預(yù)報、CFC超前探水、巖爆探測等先進技術(shù)系統(tǒng)，掘進的安全保障、環(huán)保效果、成洞質(zhì)量和作業(yè)效率大幅提升。

推動TBM技術(shù)全面升級，“溫宿號”“溫泉號”“昭蘇號”在天山之巔挑戰(zhàn)世界最大埋深公路隧道

G219線是我國目前唯一破萬公里的國道，途經(jīng)新疆、西藏、云南、廣西四省區(qū)，快速連通中俄、中哈、中塔、中吉、中巴和中印，串聯(lián)阿拉山口等9個重要口岸。西天山是橫亙在“絲綢之路經(jīng)濟帶”上最大的攔路虎，貫通包括15.7公里西天山、9.13公里莫遜山側(cè)平導(dǎo)隧道在內(nèi)的西天山隧道顯得尤為重要。掘進過程中，“溫宿號”需穿越全、強風(fēng)化石英片巖、流紋斑巖、大理巖等堅硬地層，隧道最大埋深超2365米，預(yù)測正常涌水量超38000立方米/日、最大涌水量超130000立方米/日，面臨大埋深、高水壓、長距離掘進等重大難題。沿線還需穿越斷層破碎帶、影響帶及節(jié)理裂隙密集帶，存在突涌水、破碎帶軟巖大變形、巖爆等重大風(fēng)險，其中巖爆地層就占掘進總長度的83%，掘進難度不言而喻。

為解決高水壓、大埋深、長距離硬巖掘進遭遇的巖爆、破碎帶、軟巖大變形、突泥涌水等重大難題，中交天和對為西天山隧道研制的TBM“溫宿號”“溫泉號”“昭蘇號”進行重大技術(shù)升級，配置可擴挖式刀盤、多層次多點位注漿系統(tǒng)、大扭矩高功率刀盤驅(qū)動、高效掘進長壽命刀盤、快速出渣連續(xù)皮帶機、微震監(jiān)測、預(yù)處理及超前注漿加固裝置、CFC電法超前探測、超前堵水排水與高性能大方量緊急排水系統(tǒng)等。不僅“溫宿號”掘進成績優(yōu)異，刀盤直徑8.73米的“溫泉號”以日均掘進20-40米的速度在短短2個月內(nèi)就進抵莫遜山側(cè)平導(dǎo)隧道1200米以上深度，刀盤直徑8.83米的“昭蘇號”累計掘進總長度也已超過1300米。

采用全球首創(chuàng)新型壓注工法TBM，“天山號”“勝利號”成功掘進天山

在烏尉高速公路天山勝利隧道，中交天和自主研制的全球首創(chuàng)新型壓注工法TBM“勝利號”已累計掘進12800米，僅余100米即可貫通天山。天山勝利隧道全長22.1公里，是世界在建最長高速公路隧道，也是我國在建高速公路中典型的特長、高寒高海拔公路隧道。平均海拔3200米，具有典型高地應(yīng)力、高寒、高地震烈度、高海拔、多斷裂帶、特長等“四高一多一特”特點。掘進過程中，遭遇大斷層破碎帶、軟巖大變形、巖爆、突泥突水、高地應(yīng)力等世界性難題。隧址地震烈度Ⅷ度、最大涌水量約29000立方米/日，高壓涌水水壓達4兆帕，相當400米深水壓。惡劣的自然環(huán)境和復(fù)雜的地質(zhì)狀況，傳統(tǒng)單一敞開式工法TBM無法滿足需要。 

為滿足天山勝利隧道掘進需要，中交天和在全球首次創(chuàng)新型融合敞開式工法與壓注混凝土工法TBM裝備，自主研制“天山號”“勝利號”，刀盤開挖直徑8.43米，擁有兩種掘進模式和三種支護方式，可在復(fù)雜地層安全、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)、高效地掘進。在較好圍巖條件下，采用敞開式工法掘進（TSA）;在破碎帶、軟弱圍巖、巖爆地層，采用單護盾鋼模板壓注混凝土支護掘進（TE）；在極破碎帶、軟巖大變形、強巖爆地層段，采用單護盾鋼管片支護掘進（TS）。“勝利號”最高日掘進35米、月掘進528米，創(chuàng)造大直徑TBM在高寒、高海拔、高地應(yīng)力環(huán)境掘進新紀錄。“天山號”僅用80天成功穿越最大、最危險斷裂帶——F6博羅科努-阿其克庫都克斷裂帶，攻克最大“攔路虎”。目前，已獲發(fā)明、實用新型專利20余項。經(jīng)中國機械工業(yè)聯(lián)合會鑒定，壓注混凝土工法成果已達國際先進水平，其中壓注混凝土支護工法技術(shù)、雙模式TBM裝備技術(shù)已達國際領(lǐng)先水平。其成果榮獲2023年度江蘇省科技進步二等獎。

出口中國刀盤直徑最大TBM，“云頂一號”“云頂二號”助力“一帶一路”建設(shè)

東南亞目前最長、被稱為馬來西亞東海岸鐵路“咽喉”工程的云頂隧道，采用由中交天和研制的敞開式TBM“云頂一號”“云頂二號”掘進。在攻克無數(shù)個重大難題后，兩臺現(xiàn)已累計掘進超過16000米，為馬來西亞東海岸鐵路2025年全線貫通奠定了堅實基礎(chǔ)。

云頂隧道總長16.39公里，建成后將成為東南亞第一長隧道，地質(zhì)狀況極為復(fù)雜，花崗巖地層占比高，巖石堅硬，部分高達200兆帕，對TBM在硬巖環(huán)境下的破巖能力和刀盤結(jié)構(gòu)可靠性無疑是重大考驗。中交天和為“云頂一號”配置應(yīng)對各項難題的“工具包”，采用包括L1區(qū)錨、網(wǎng)、拱架、噴聯(lián)合強支護，多類型超前地質(zhì)探測等世界先進技術(shù)，其中：刀盤結(jié)構(gòu)按最大受力5倍的安全系數(shù)進行有限元校核，優(yōu)化刀盤表面，滿足長距離硬巖掘進需要；配置超前地質(zhì)探測系統(tǒng)，自主探測前方100米地質(zhì)狀況，提前做好應(yīng)對不良地質(zhì)措施。“云頂一號”以較傳統(tǒng)鉆爆法開挖高出2-3倍的速度連續(xù)掘進，即便接連遭遇圍巖破碎、塌方、地質(zhì)變化快、大變形、強巖爆、突泥涌水、日涌水量達1萬立方米等世界性難題，依舊實現(xiàn)最高日掘進40米、月掘進650米的好成績。“云頂二號”與“云頂一號”平行掘進，目前已累計掘進超過7600米，為馬來西亞東海岸鐵路按期貫通創(chuàng)造了條件。

研制中國首臺礦用單護盾TBM，為煤炭資源采掘方式帶來重大技術(shù)變革

近日，中國首臺用于煤礦巷道掘進的單護盾TBM在中交天和總裝調(diào)試完畢，用于榆林市府谷縣古城一號煤礦副斜井掘進，為煤礦斜井單護盾TBM自主研制和成功應(yīng)用提供了全新工法案例。

傳統(tǒng)的煤礦巷道掘進主要采用鉆爆法，普遍存在支護工作量大、勞動強度高、掘支不平衡等問題。相較傳統(tǒng)的鉆爆法，中交天和自主研制的單護盾TBM具有安全性好、掘進速度快、環(huán)保效果好、成巷質(zhì)量高、綜合效益佳等明顯優(yōu)勢，尤其是掘進效率較傳統(tǒng)鉆爆法提高了近3倍。榆林市府谷縣古城一號煤礦斜井掘進長度約2.1公里，但地質(zhì)狀況復(fù)雜，需下穿6度下坡、破碎帶、軟巖和瓦斯地段。中交天和采用背推、超前鉆機系統(tǒng)等適應(yīng)性設(shè)計，有效解決了泥巖糊刀盤、漏頂破碎帶清理、斜井反坡排水等重大難題，滿足在瓦斯地層掘進防爆要求，實現(xiàn)整機輕量化設(shè)計，可快速組裝拆卸和高效掘進。在元器件設(shè)計選型時，確保所有組件通過國家權(quán)威機構(gòu)認證，尤其是符合煤礦生產(chǎn)環(huán)境特殊標準與規(guī)范。

成功應(yīng)用引水輸水雙護盾TBM，“刺桐號”“啟航號”“大禹號”開啟當?shù)孛癖娦律?/p>

被譽為“泉州生命之渠”的北高干渠功能調(diào)整輸水工程，不僅關(guān)乎泉州市未來的長遠發(fā)展，更與當?shù)厍Ъ胰f戶民眾的飲用水安全息息相關(guān)。近日，中交天和為該工程研制的刀盤直徑6.8米敞開式TBM“刺桐號”成功穿越難度最大的斷裂帶，為全線如期貫通創(chuàng)造了條件。

中交天和為菲律賓凱薩卡輸水隧道研制的雙護盾TBM“啟航號”已步進始發(fā)。凱薩卡輸水隧道全長約6.1公里，建成后將有效改善菲律賓首都及周邊地區(qū)用水緊張問題，惠及當?shù)孛癖?500萬人。針對大坡度向下掘進及可能出現(xiàn)的大流量涌水，加裝防溜車和抽排水設(shè)施，確保“啟航號”在突涌水、硬巖、大坡度等復(fù)雜地質(zhì)條件下順利掘進。同期，中交天和為萊索托王國高地引水工程34.42公里輸水隧道研制的兩臺雙護盾TBM“大禹雪盾號”“大禹長鋒號”抵達現(xiàn)場。高地引水工程作為萊索托王國和南非共和國最大雙邊基礎(chǔ)設(shè)施項目，建成后不僅可解決南非共和國用水緊張問題，還能帶動萊索托王國電力水利事業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)電力供給自足。

中交天和自主研制的TBM廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外水電、水利、地鐵、公路、高鐵、煤炭等不同領(lǐng)域，得到政府、業(yè)主和當?shù)孛癖姼叨日J可。作為引領(lǐng)重大裝備高質(zhì)量發(fā)展的主力軍，中交天和以科技興企、科技強企為目標，堅持創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，深度服務(wù)國家重大工程和“一帶一路”建設(shè)，積極推動包括TBM在內(nèi)重大裝備的綠色化、數(shù)智化，持續(xù)強化重大裝備應(yīng)用的安全、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)與高效，加快培育和發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，為全面落實“制造強國”戰(zhàn)略提供強大技術(shù)支撐。