创新而来，向新而往！中交天和推动TBM技术全面升级 加快发展新质生产力

来源：环球网

近日，从G219线西天山特长隧道掘进施工一线获悉，由中交天和自主研制的“温宿号”TBM实现历史单日最高掘进45.3米、单月最高掘进827米，刷新了全球同级别、同类型和同类施工条件下TBM最高日掘进纪录。

TBM是一种全断面硬岩掘进装备，具有显著的安全、环保、优质、高效等特点，在交通、水利、能源等基础设施建设中的作用日益凸显。用于G219线西天山特长隧道侧平导洞掘进的“温宿号”刀盘直径8.83米，是目前穿越天山直径最大、技术最先进的TBM。相较于传统TBM，“温宿号”创新性采用“仰拱块铺设+常规支护”掘进方式，配置超前地质预报、CFC超前探水、岩爆探测等先进技术系统，掘进的安全保障、环保效果、成洞质量和作业效率大幅提升。

推动TBM技术全面升级，“温宿号”“温泉号”“昭苏号”在天山之巅挑战世界最大埋深公路隧道

G219线是我国目前唯一破万公里的国道，途经新疆、西藏、云南、广西四省区，快速连通中俄、中哈、中塔、中吉、中巴和中印，串联阿拉山口等9个重要口岸。西天山是横亘在“丝绸之路经济带”上最大的拦路虎，贯通包括15.7公里西天山、9.13公里莫逊山侧平导隧道在内的西天山隧道显得尤为重要。掘进过程中，“温宿号”需穿越全、强风化石英片岩、流纹斑岩、大理岩等坚硬地层，隧道最大埋深超2365米，预测正常涌水量超38000立方米/日、最大涌水量超130000立方米/日，面临大埋深、高水压、长距离掘进等重大难题。沿线还需穿越断层破碎带、影响带及节理裂隙密集带，存在突涌水、破碎带软岩大变形、岩爆等重大风险，其中岩爆地层就占掘进总长度的83%，掘进难度不言而喻。

为解决高水压、大埋深、长距离硬岩掘进遭遇的岩爆、破碎带、软岩大变形、突泥涌水等重大难题，中交天和对为西天山隧道研制的TBM“温宿号”“温泉号”“昭苏号”进行重大技术升级，配置可扩挖式刀盘、多层次多点位注浆系统、大扭矩高功率刀盘驱动、高效掘进长寿命刀盘、快速出渣连续皮带机、微震监测、预处理及超前注浆加固装置、CFC电法超前探测、超前堵水排水与高性能大方量紧急排水系统等。不仅“温宿号”掘进成绩优异，刀盘直径8.73米的“温泉号”以日均掘进20-40米的速度在短短2个月内就进抵莫逊山侧平导隧道1200米以上深度，刀盘直径8.83米的“昭苏号”累计掘进总长度也已超过1300米。

采用全球首创新型压注工法TBM，“天山号”“胜利号”成功掘进天山

在乌尉高速公路天山胜利隧道，中交天和自主研制的全球首创新型压注工法TBM“胜利号”已累计掘进12800米，仅余100米即可贯通天山。天山胜利隧道全长22.1公里，是世界在建最长高速公路隧道，也是我国在建高速公路中典型的特长、高寒高海拔公路隧道。平均海拔3200米，具有典型高地应力、高寒、高地震烈度、高海拔、多断裂带、特长等“四高一多一特”特点。掘进过程中，遭遇大断层破碎带、软岩大变形、岩爆、突泥突水、高地应力等世界性难题。隧址地震烈度Ⅷ度、最大涌水量约29000立方米/日，高压涌水水压达4兆帕，相当400米深水压。恶劣的自然环境和复杂的地质状况，传统单一敞开式工法TBM无法满足需要。

为满足天山胜利隧道掘进需要，中交天和在全球首次创新型融合敞开式工法与压注混凝土工法TBM装备，自主研制“天山号”“胜利号”，刀盘开挖直径8.43米，拥有两种掘进模式和三种支护方式，可在复杂地层安全、环保、优质、高效地掘进。在较好围岩条件下，采用敞开式工法掘进（TSA）;在破碎带、软弱围岩、岩爆地层，采用单护盾钢模板压注混凝土支护掘进（TE）；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）。“胜利号”最高日掘进35米、月掘进528米，创造大直径TBM在高寒、高海拔、高地应力环境掘进新纪录。“天山号”仅用80天成功穿越最大、最危险断裂带——F6博罗科努-阿其克库都克断裂带，攻克最大“拦路虎”。目前，已获发明、实用新型专利20余项。经中国机械工业联合会鉴定，压注混凝土工法成果已达国际先进水平，其中压注混凝土支护工法技术、双模式TBM装备技术已达国际领先水平。其成果荣获2023年度江苏省科技进步二等奖。

出口中国刀盘直径最大TBM，“云顶一号”“云顶二号”助力“一带一路”建设

东南亚目前最长、被称为马来西亚东海岸铁路“咽喉”工程的云顶隧道，采用由中交天和研制的敞开式TBM“云顶一号”“云顶二号”掘进。刀盘开挖直径8.98米，是中国出口最大的TBM，由马来西亚总理亲自按下掘进启动键。在攻克无数个重大难题后，两台现已累计掘进超过16000米，为马来西亚东海岸铁路2025年全线贯通奠定了坚实基础。

云顶隧道总长16.39公里，建成后将成为东南亚第一长隧道，地质状况极为复杂，花岗岩地层占比高，岩石坚硬，部分高达200兆帕，对TBM在硬岩环境下的破岩能力和刀盘结构可靠性无疑是重大考验。中交天和为“云顶一号”配置应对各项难题的“工具包”，采用包括L1区锚、网、拱架、喷联合强支护，多类型超前地质探测等世界先进技术，其中：刀盘结构按最大受力5倍的安全系数进行有限元校核，优化刀盘表面，满足长距离硬岩掘进需要；配置超前地质探测系统，自主探测前方100米地质状况，提前做好应对不良地质措施。“云顶一号”以较传统钻爆法开挖高出2-3倍的速度连续掘进，即便接连遭遇围岩破碎、塌方、地质变化快、大变形、强岩爆、突泥涌水、日涌水量达1万立方米等世界性难题，依旧实现最高日掘进40米、月掘进650米的好成绩。“云顶二号”与“云顶一号”平行掘进，目前已累计掘进超过7600米，为马来西亚东海岸铁路按期贯通创造了条件。

研制中国首台矿用单护盾TBM，为煤炭资源采掘方式带来重大技术变革

近日，中国首台用于煤矿巷道掘进的单护盾TBM在中交天和总装调试完毕，用于榆林市府谷县古城一号煤矿副斜井掘进，为煤矿斜井单护盾TBM自主研制和成功应用提供了全新工法案例。

传统的煤矿巷道掘进主要采用钻爆法，普遍存在支护工作量大、劳动强度高、掘支不平衡等问题。相较传统的钻爆法，中交天和自主研制的单护盾TBM具有安全性好、掘进速度快、环保效果好、成巷质量高、综合效益佳等明显优势，尤其是掘进效率较传统钻爆法提高了近3倍。榆林市府谷县古城一号煤矿斜井掘进长度约2.1公里，但地质状况复杂，需下穿6度下坡、破碎带、软岩和瓦斯地段。中交天和采用背推、超前钻机系统等适应性设计，有效解决了泥岩糊刀盘、漏顶破碎带清理、斜井反坡排水等重大难题，满足在瓦斯地层掘进防爆要求，实现整机轻量化设计，可快速组装拆卸和高效掘进。在元器件设计选型时，确保所有组件通过国家权威机构认证，尤其是符合煤矿生产环境特殊标准与规范。

成功应用引水输水双护盾TBM，“刺桐号”“启航号”“大禹号”开启当地民众新生活

被誉为“泉州生命之渠”的北高干渠功能调整输水工程，不仅关乎泉州市未来的长远发展，更与当地千家万户民众的饮用水安全息息相关。近日，中交天和为该工程研制的刀盘直径6.8米敞开式TBM“刺桐号”成功穿越难度最大的断裂带，为全线如期贯通创造了条件。

中交天和为菲律宾凯萨卡输水隧道研制的双护盾TBM“启航号”已步进始发。凯萨卡输水隧道全长约6.1公里，建成后将有效改善菲律宾首都及周边地区用水紧张问题，惠及当地民众1500万人。针对大坡度向下掘进及可能出现的大流量涌水，加装防溜车和抽排水设施，确保“启航号”在突涌水、硬岩、大坡度等复杂地质条件下顺利掘进。同期，中交天和为莱索托王国高地引水工程34.42公里输水隧道研制的两台双护盾TBM“大禹雪盾号”“大禹长锋号”抵达现场。高地引水工程作为莱索托王国和南非共和国最大双边基础设施项目，建成后不仅可解决南非共和国用水紧张问题，还能带动莱索托王国电力水利事业发展，实现电力供给自足。

中交天和自主研制的TBM广泛应用于国内外水电、水利、地铁、公路、高铁、煤炭等不同领域，得到政府、业主和当地民众高度认可。作为引领重大装备高质量发展的主力军，中交天和以科技兴企、科技强企为目标，坚持创新驱动发展，深度服务国家重大工程和“一带一路”建设，积极推动包括TBM在内重大装备的绿色化、数智化，持续强化重大装备应用的安全、环保、优质与高效，加快培育和发展新质生产力，为全面落实“制造强国”战略提供强大技术支撑。（蒋巍张凤华）