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中交天和首创新型压注工法TBM掘进天山胜利隧道中导洞已超81%!

中交天和2023-05-19 11:14:05

5月17日,在这人类目光难以企及的高度,由中交天和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。截至目前,于天山胜利隧道进口端掘进的“天山号”已完成洞身掘进8510米,于出口端掘进的”胜利号“完成洞身掘进9400米,合计完成17910米,掘进施工已超过中导洞隧道总长的81%。

“天山号”“胜利号”开挖直径为8.43米、全长282米、重量约2000吨,国产化率均为98%以上,是天山胜利隧道顺利实施的关键设备,可实现在多种世界级复杂地层下安全、环保、高效地掘进。

据中交天和副总工程师、设计研发总院院长靳党鹏介绍,在天山胜利隧道掘进施工中,“天山号”“胜利号”科技创新带来的叠加效应非常明显。到目前,“天山号”“胜利号”已获发明、实用新型专利20余项,掘进施工已超过隧道总长的81%,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、高度地应力环境掘进的新纪录。预计2023年10月“胜利号”“天山号”将于天山胜利隧道中段“会师”,顺利贯通这世界最长高速公路隧道。

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。

为应对天山胜利隧道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,使“天山号”“胜利号”具备两种掘进模式和三种支护方式,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。

掘进成型的隧道

就天山胜利隧道而言,采用传统施工工艺,需耗时72个月。建设者们创新性采用“三洞+四竖井”施工法,创造性引进大国重器——“天山号”“胜利号”,掘进效率大为提高,施工工期缩短约30%。“三洞+四竖井”施工工艺,是指进出口两端对向掘进,中导洞进出口采用两台TBM对向掘进施工,利用TBM掘进先行,为左右双主洞开辟多个辅助工作面,实现“长隧短打”。

天山胜利隧道进口端鸟瞰图

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自7个多小时缩短至约3小时,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。(本文来自中交天和)

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