自主研制、全球首創(chuàng) 中國新型壓注式工法硬巖掘進機“穿越天山”
中新網(wǎng)烏魯木齊7月12日電(楊宏偉)一山橫亙界南北,萬古奇雄塞大荒。在我國的大西北,天山山脈如巨龍盤踞橫貫東西,把廣袤的新疆分為南疆和北疆。正在建設(shè)的天山勝利隧道橫穿天山山脈,全長22.1公里,為目前世界最長高速公路隧道,也是新疆烏尉高速公路的“咽喉”工程。這條隧道建成后,開車穿越天山僅需約20分鐘,這將有效打通南北疆交通運輸屏障,徹底告別翻山越嶺、危險四伏的漫長旅程。
日前,中交天和機械設(shè)備制造有限公司組織了新疆天山勝利隧道媒體采風活動。據(jù)介紹,這里地處高寒高海拔地區(qū),氣候惡劣,穿越了16個復(fù)雜的地質(zhì)斷裂帶。這里地應(yīng)力最高達21.8兆帕,相當于手指甲大小巖石需承受218公斤重量,極易引發(fā)巖爆現(xiàn)象,其震動烈度堪比四級地震。因此,這里施工組織困難,難度大,風險高,有效作業(yè)時間短,傳統(tǒng)礦山法和單一敞開式TBM工法均難滿足掘進要求。
由中交天和自主研制的全球首創(chuàng)新型壓注式工法(TBM)硬巖掘進機“天山號”“勝利號”正在進行一場前所未有的“穿越天山”之旅。中交天和機械設(shè)備制造有限公司天山勝利隧道項目部經(jīng)理康健介紹,“勝利號”“天山號”國產(chǎn)化率在98%以上,開挖直徑8.43米、全長282米、重量約2000噸,是建設(shè)天山勝利隧道的最關(guān)鍵裝備。
“天山號”“勝利號”同時具備兩種掘進模式和三種支護方式,即:對較好圍巖條件采用敞開式工法掘進(TSA)模式;對破碎帶、軟弱圍巖、巖爆地層采用單護盾鋼模板壓注式混凝土支護掘進(TE)模式;對極破碎帶、軟巖大變形、強巖爆地層采用單護盾鋼管片支護掘進(TS)模式,避免塌方對作業(yè)人員和工程設(shè)備帶來安全風險,確保在大變形、強巖爆、多斷裂帶等復(fù)雜地層下安全、環(huán)保、高效地掘進。
此外,“勝利號”日掘進最高達35米、月掘進最高達528米,創(chuàng)造了大直徑TBM在高寒、高海拔、高地應(yīng)力環(huán)境的掘進新紀錄??到》Q,如果按土方量來算,可以說一個月挖出一座小山?!疤焐教枴睉?zhàn)勝坍塌、突泥涌水等世界性難題,在山體涌水多、斷裂帶核心區(qū)日涌水量達10000立方米情況下,安全穿越最大斷層—F6斷層(博阿斷裂帶),解決了隧道開挖的最大攔路虎,為后續(xù)掘進貫通和全線通車創(chuàng)造了條件。目前“勝利號”“天山號”已掘進成型合計18145米,超過中導(dǎo)洞總長的83%,現(xiàn)正以日均30米的速度快速掘進。
采風團一路驅(qū)車攀行,參觀了地處天山之巔的2號豎井施工處。這個豎井是世界最深高速公路豎井,也是世界首個一次開挖成型的超大直徑硬巖大深度豎井。首次將TBM破巖石工藝與傳統(tǒng)鉆進完美結(jié)合的世界首創(chuàng)高寒高海拔、大深度、超大直徑硬巖豎向掘進機——“首創(chuàng)號”正在這里作業(yè)。
該掘進機整機重量1350噸,高度44米,刀盤直徑11.4米,裝機功率4500千瓦,額定扭矩8913千牛·米,能實現(xiàn)超大直徑豎井一次性開挖成型,也滿足了豎井掘進的機械化、自動化和智能化需求。
目前的大直徑豎井多采用分級擴挖技術(shù),“首創(chuàng)號”則采用掘進、排渣、支護相結(jié)合的全新鉆井工藝,避免傳統(tǒng)鉆爆法擾動巖石,實現(xiàn)井內(nèi)掘進無人化作業(yè);配置自主研發(fā)的垂直導(dǎo)向系統(tǒng),垂直精度控制在2毫米內(nèi);碎石經(jīng)泥水循環(huán)系統(tǒng)排出,避免排渣揚塵等對天山生態(tài)造成污染,大大提高了掘進速度,掘進的安全性環(huán)保性明顯增強。
康健介紹,該掘進現(xiàn)場的海拔有3660米,氣候十分惡劣,冬季的平均風速7-8級,最低氣溫零下40余度,能夠“呵氣成冰”。即便是在即將“入伏”的夏季,這里還需要地暖和棉衣。此外,這里氧分壓僅為海平面的60%,在高寒低氧環(huán)境下,作業(yè)人員極易出現(xiàn)胸悶、心悸頭疼、失眠等高原反應(yīng)。中交天和在這里配備了一支80人的團隊,他們克服高寒、高海拔、強紫外線等因素影響,堅守在這里,以實際行動踐行國家“一帶一路”戰(zhàn)略。
“從天山南到天山北,開車需要7到9個小時,在其他地方都能到好幾個城市了,但在這里只能到兩個點,途中還要經(jīng)歷很多不利的路況。因此,這個項目意義重大?!笨到≌f,“作為一個中國人,我們就要用我們中國的設(shè)備,去打通我們自己的天山。”天山勝利隧道建成后,烏魯木齊至尉犁兩地行車時間將由7小時縮短至3小時,對推動國家“一帶一路”建設(shè)、加強南北疆聯(lián)結(jié)融合和推動新疆經(jīng)濟社會發(fā)展具有重大現(xiàn)實意義和深遠歷史意義。(完)