近日，由中交天和自主研發的世界首臺高寒高海拔超大直徑硬巖豎向掘進機“首創號”，成功貫通新疆烏尉高速天山勝利隧道2號深豎井，創下高速公路豎井深度、直徑、海拔三項世界紀錄。

創新驅動，突破超長隧道“卡脖子”技術難題

天山勝利隧道是國家“一帶一路”重點項目烏尉高速公路的控制性工程，全長22.1公里，是目前世界在建最長高速公路隧道。為解決特長隧道掘進面臨的通風難題，確保施工和運營期間的安全作業和空氣質量，中交集團項目團隊采用“三洞+四豎井”施工方案，在天山勝利隧道頂端開挖四座豎井，開啟四處“天窗”作為“呼吸系統”，其中，位于進口端的2號通風豎井設計深度達707米。

目前，傳統大直徑硬巖豎井掘進施工，國內外普遍采用“傘鉆法+上出渣+多擴成井”模式，存在效率低、安全性、環保性差等弊端。天山勝利隧道2號豎井是世界首個采用撐靴式豎向硬巖掘進機鉆進直徑最大、深度最深的硬巖豎井。地處天山之巔，高寒高海拔，最低氣溫達零下40多度，海拔3660米，巖石強度最高超過200兆帕。為此，中交天和創新研制全球首臺高寒高海拔超大超深豎井掘進裝備“首創號”，有效解決了極端條件下深層地下掘進施工的技術難題。

為滿足現代超大硬巖豎井掘進建設的機械化、自動化、智能化要求，“首創號”首次將TBM破巖石工藝與傳統鉆進完美結合，采用掘、排、支相結合的全新鉆井工藝，避免傳統鉆爆法對巖石的擾動，將作業人員從惡劣的自然環境解脫出來，實現井下無人化操作和“一鉆成井”；“泥漿+吊桶”相結合的垂直排渣技術和下排渣，有效避免了揚塵等對天山自然生態敏感區環境造成污染，掘進施工效率、安全性和環保性顯著增強。

應用協同，傾力打造新質生產力實踐樣板

“首創號”實現核心部件到整機設計制造的全鏈條突破。按照國家“先行先試、實戰驗證、迭代升級”發展路徑要求，“首創號”的“一鉆成井”成套技術，能很好適應不同工況，顛覆了目前大直徑硬巖豎井掘進施工工法，具有開創性意義。創新研發的多適應性刀盤刀具技術，實現高效破巖和對不同深度地層的強適應性；垂直排渣技術，實現大直徑豎井上、下出渣；智能化鉆進技術、垂直導向系統，實現對豎井掘進的高精度垂直控制以及地面操作裝備和自動化掘進。

掘進施工中，“首創號”開展上、下出渣兩種工法的應用驗證。中交天和研發的分體式、一體式、加強型等多類型刀具均在掘進現場實現工程化應用，并通過應用分析、改進優化，平均壽命提高數倍；對排漿流量、刀盤轉速、排渣口位置等開展測試，完成合理參數選定，排渣效率大幅提高。經實踐驗證，“首創號”多項核心及全球首創技術實現再升級再突破，解決了包括破巖、排渣、刀具耗損嚴重等多項世界性難題，適用范圍更廣，掘進速度大幅提升。在沖刺階段，“首創號”實現最快月進尺104.18米，最高日掘進達6.89米，充分證明中交天和自主研制高端工程裝備“創新—應用—再創新”的螺旋式升級發展能力。“首創號”研制技術已獲國家專利27項，形成標準化施工參數體系，這些創新成果顛覆了傳統掘進施工模式，也為我國深地高端工程裝備自主化發展奠定了堅實基礎。

“首創號”的成功應用，形成我國可復制的“產學研用”協同創新范式，為深地高端工程裝備創新發展提供了關鍵技術支撐。今后，持續加強原創性引領性科技攻關，讓更多更先進的“大國重器”服務國家重點工程建設，實現高水平科技自立自強，傾力打造新質生產力國家隊樣板。

來源：中國日報網