近日，從G219線西天山特長(zhǎng)隧道掘進(jìn)施工一線獲悉，由中交天和自主研制的“溫宿號(hào)”TBM實(shí)現(xiàn)歷史單日最高掘進(jìn)45.3米、單月最高掘進(jìn)827米，刷新了全球同級(jí)別、同類(lèi)型和同類(lèi)施工條件下TBM最高日掘進(jìn)記錄。

TBM是一種全斷面硬巖掘進(jìn)裝備，具有顯著的安全、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)、高效等特點(diǎn)，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(zhǎng)隧道側(cè)平導(dǎo)洞掘進(jìn)的“溫宿號(hào)”刀盤(pán)直徑8.83米，是目前穿越天山直徑最大、技術(shù)最先進(jìn)的TBM。相較于傳統(tǒng)TBM，“溫宿號(hào)”創(chuàng)新性采用“仰拱塊鋪設(shè)+常規(guī)支護(hù)”掘進(jìn)方式，配置超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、CFC超前探水、巖爆探測(cè)等先進(jìn)技術(shù)系統(tǒng)，掘進(jìn)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(dòng)TBM技術(shù)全面升級(jí)，“溫宿號(hào)”“溫泉號(hào)”“昭蘇號(hào)”在天山之巔挑戰(zhàn)世界最大埋深公路隧道

G219線是我國(guó)目前唯一破萬(wàn)公里的國(guó)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(gè)重要口岸。西天山是橫亙?cè)凇敖z綢之路經(jīng)濟(jì)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(jìn)過(guò)程中，“溫宿號(hào)”需穿越全、強(qiáng)風(fēng)化石英片巖、流紋斑巖、大理巖等堅(jiān)硬地層，隧道最大埋深超2365米，預(yù)測(cè)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(zhǎng)距離掘進(jìn)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(xiǎn)，其中巖爆地層就占掘進(jìn)總長(zhǎng)度的83%，掘進(jìn)難度不言而喻。

為解決高水壓、大埋深、長(zhǎng)距離硬巖掘進(jìn)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(duì)為西天山隧道研制的TBM“溫宿號(hào)”“溫泉號(hào)”“昭蘇號(hào)”進(jìn)行重大技術(shù)升級(jí)，配置可擴(kuò)挖式刀盤(pán)、多層次多點(diǎn)位注漿系統(tǒng)、大扭矩高功率刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)、高效掘進(jìn)長(zhǎng)壽命刀盤(pán)、快速出渣連續(xù)皮帶機(jī)、微震監(jiān)測(cè)、預(yù)處理及超前注漿加固裝置、CFC電法超前探測(cè)、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(hào)”掘進(jìn)成績(jī)優(yōu)異，刀盤(pán)直徑8.73米的“溫泉號(hào)”以日均掘進(jìn)20-40米的速度在短短2個(gè)月內(nèi)就進(jìn)抵莫遜山側(cè)平導(dǎo)隧道1200米以上深度，刀盤(pán)直徑8.83米的“昭蘇號(hào)”累計(jì)掘進(jìn)總長(zhǎng)度也已超過(guò)1300米。

采用全球首創(chuàng)新型壓注工法TBM，“天山號(hào)”“勝利號(hào)”成功掘進(jìn)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(hào)”已累計(jì)掘進(jìn)12800米，僅余100米即可貫通天山。天山勝利隧道全長(zhǎng)22.1公里，是世界在建最長(zhǎng)高速公路隧道，也是我國(guó)在建高速公路中典型的特長(zhǎng)、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(zhǎng)等“四高一多一特”特點(diǎn)。掘進(jìn)過(guò)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(dá)4兆帕，相當(dāng)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(kāi)式工法TBM無(wú)法滿(mǎn)足需要。 

為滿(mǎn)足天山勝利隧道掘進(jìn)需要，中交天和在全球首次創(chuàng)新型融合敞開(kāi)式工法與壓注混凝土工法TBM裝備，自主研制“天山號(hào)”“勝利號(hào)”，刀盤(pán)開(kāi)挖直徑8.43米，擁有兩種掘進(jìn)模式和三種支護(hù)方式，可在復(fù)雜地層安全、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)、高效地掘進(jìn)。在較好圍巖條件下，采用敞開(kāi)式工法掘進(jìn)（TSA）;在破碎帶、軟弱圍巖、巖爆地層，采用單護(hù)盾鋼模板壓注混凝土支護(hù)掘進(jìn)（TE）；在極破碎帶、軟巖大變形、強(qiáng)巖爆地層段，采用單護(hù)盾鋼管片支護(hù)掘進(jìn)（TS）?！皠倮?hào)”最高日掘進(jìn)35米、月掘進(jìn)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(jìn)新紀(jì)錄。“天山號(hào)”僅用80天成功穿越最大、最危險(xiǎn)斷裂帶——F6博羅科努-阿其克庫(kù)都克斷裂帶，攻克最大“攔路虎”。目前，已獲發(fā)明、實(shí)用新型專(zhuān)利20余項(xiàng)。經(jīng)中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)鑒定，壓注混凝土工法成果已達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平，其中壓注混凝土支護(hù)工法技術(shù)、雙模式TBM裝備技術(shù)已達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平。其成果榮獲2023年度江蘇省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

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

東南亞目前最長(zhǎng)、被稱(chēng)為馬來(lái)西亞?wèn)|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(kāi)式TBM“云頂一號(hào)”“云頂二號(hào)”掘進(jìn)。在攻克無(wú)數(shù)個(gè)重大難題后，兩臺(tái)現(xiàn)已累計(jì)掘進(jìn)超過(guò)16000米，為馬來(lái)西亞?wèn)|海岸鐵路2025年全線貫通奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

云頂隧道總長(zhǎng)16.39公里，建成后將成為東南亞第一長(zhǎng)隧道，地質(zhì)狀況極為復(fù)雜，花崗巖地層占比高，巖石堅(jiān)硬，部分高達(dá)200兆帕，對(duì)TBM在硬巖環(huán)境下的破巖能力和刀盤(pán)結(jié)構(gòu)可靠性無(wú)疑是重大考驗(yàn)。中交天和為“云頂一號(hào)”配置應(yīng)對(duì)各項(xiàng)難題的“工具包”，采用包括L1區(qū)錨、網(wǎng)、拱架、噴聯(lián)合強(qiáng)支護(hù)，多類(lèi)型超前地質(zhì)探測(cè)等世界先進(jìn)技術(shù)，其中：刀盤(pán)結(jié)構(gòu)按最大受力5倍的安全系數(shù)進(jìn)行有限元校核，優(yōu)化刀盤(pán)表面，滿(mǎn)足長(zhǎng)距離硬巖掘進(jìn)需要；配置超前地質(zhì)探測(cè)系統(tǒng)，自主探測(cè)前方100米地質(zhì)狀況，提前做好應(yīng)對(duì)不良地質(zhì)措施?！霸祈斠惶?hào)”以較傳統(tǒng)鉆爆法開(kāi)挖高出2-3倍的速度連續(xù)掘進(jìn)，即便接連遭遇圍巖破碎、塌方、地質(zhì)變化快、大變形、強(qiáng)巖爆、突泥涌水、日涌水量達(dá)1萬(wàn)立方米等世界性難題，依舊實(shí)現(xiàn)最高日掘進(jìn)40米、月掘進(jìn)650米的好成績(jī)?！霸祈敹?hào)”與“云頂一號(hào)”平行掘進(jìn)，目前已累計(jì)掘進(jìn)超過(guò)7600米，為馬來(lái)西亞?wèn)|海岸鐵路按期貫通創(chuàng)造了條件。

研制中國(guó)首臺(tái)礦用單護(hù)盾TBM，為煤炭資源采掘方式帶來(lái)重大技術(shù)變革

近日，中國(guó)首臺(tái)用于煤礦巷道掘進(jìn)的單護(hù)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(hào)煤礦副斜井掘進(jìn)，為煤礦斜井單護(hù)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(jìn)主要采用鉆爆法，普遍存在支護(hù)工作量大、勞動(dòng)強(qiáng)度高、掘支不平衡等問(wèn)題。相較傳統(tǒng)的鉆爆法，中交天和自主研制的單護(hù)盾TBM具有安全性好、掘進(jìn)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(shì)，尤其是掘進(jìn)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(hào)煤礦斜井掘進(jìn)長(zhǎng)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(jī)系統(tǒng)等適應(yīng)性設(shè)計(jì)，有效解決了泥巖糊刀盤(pán)、漏頂破碎帶清理、斜井反坡排水等重大難題，滿(mǎn)足在瓦斯地層掘進(jìn)防爆要求，實(shí)現(xiàn)整機(jī)輕量化設(shè)計(jì)，可快速組裝拆卸和高效掘進(jìn)。在元器件設(shè)計(jì)選型時(shí)，確保所有組件通過(guò)國(guó)家權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，尤其是符合煤礦生產(chǎn)環(huán)境特殊標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。

成功應(yīng)用引水輸水雙護(hù)盾TBM，“刺桐號(hào)”“啟航號(hào)”“大禹號(hào)”開(kāi)啟當(dāng)?shù)孛癖娦律?/p>

被譽(yù)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(lái)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，更與當(dāng)?shù)厍Ъ胰f(wàn)戶(hù)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(pán)直徑6.8米敞開(kāi)式TBM“刺桐號(hào)”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(hù)盾TBM“啟航號(hào)”已步進(jìn)始發(fā)。凱薩卡輸水隧道全長(zhǎng)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(wèn)題，惠及當(dāng)?shù)孛癖?500萬(wàn)人。針對(duì)大坡度向下掘進(jìn)及可能出現(xiàn)的大流量涌水，加裝防溜車(chē)和抽排水設(shè)施，確?！皢⒑教?hào)”在突涌水、硬巖、大坡度等復(fù)雜地質(zhì)條件下順利掘進(jìn)。同期，中交天和為萊索托王國(guó)高地引水工程34.42公里輸水隧道研制的兩臺(tái)雙護(hù)盾TBM“大禹雪盾號(hào)”“大禹長(zhǎng)鋒號(hào)”抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。高地引水工程作為萊索托王國(guó)和南非共和國(guó)最大雙邊基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，建成后不僅可解決南非共和國(guó)用水緊張問(wèn)題，還能帶動(dòng)萊索托王國(guó)電力水利事業(yè)發(fā)展，實(shí)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(guó)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(dāng)?shù)孛癖姼叨日J(rèn)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(qiáng)企為目標(biāo)，堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，深度服務(wù)國(guó)家重大工程和“一帶一路”建設(shè)，積極推動(dòng)包括TBM在內(nèi)重大裝備的綠色化、數(shù)智化，持續(xù)強(qiáng)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(shí)“制造強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略提供強(qiáng)大技術(shù)支撐。