來源：環球時報

【環球時報赴新疆特派記者 梁希理 李正儒】作為我國加快建設交通強國的重大標志性工程之一，位于新疆的天山勝利隧道工程繼去年底全線貫通后，再次迎來重要節點，2號通風豎井日前正式貫通落底。至此，天山勝利隧道項目8座豎井實現全部貫通，對后續通車運營奠定了基礎。這一世界最深高速公路豎井的貫通落底，由中交集團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”實施。《環球時報》記者日前現場直擊了2號豎井貫通的瞬間：“首創號”刀頭“咬”碎豎井底部巖層，刀盤緩緩露出。貫通現場一片沸騰。到底這一貫通工程難度有多大？“首創號”在其中發揮了怎樣不可或缺的作用？針對相關問題，《環球時報》記者在貫通現場采訪了多位工程技術專家。

“首創號”露出刀盤，2號豎井正式貫通落底。李正儒攝

為天山勝利隧道打通“呼吸中樞”

天山勝利隧道全長22.1公里，最大埋深超過1100米，是世界最長的高速公路隧道。2號豎井順利落底貫通，確保了烏尉高速公路年底具備通車條件。隧道建成后，穿越天山僅需20多分鐘。烏尉高速公路全線建成通車后，烏魯木齊市到南疆庫爾勒市的駕車時長，將從7小時左右縮短到3個多小時。為縮短工期，和以前挖隧道大多采用“雙洞對挖”的方式不同，天山勝利隧道采用“三洞+四豎井”整體布局形式。“三洞”中的左、右兩個主洞是車輛南北通行的主干道，中導洞則是具有服務功能的隧道。“四豎井”是隧道的通風通道。

隨著掘進距離增加，工作面逐步遠離洞口，施工中產生的煙塵等有害氣體無法自然排放；隧道后期運營也同樣存在通風、排煙等需求。而天山勝利隧道4處8座豎井，就好比隧道的“呼吸中樞”，幫助隧道實現縱向通風。

中國交建新疆烏尉公路包PPP項目總經理部總工程師劉開之對《環球時報》記者介紹，此次貫通的2號豎井深707米，比廣州塔“小蠻腰”還高出100多米，是當今世界最深的高速公路豎井，“2號豎井選址是經過精密計算、實際勘察得來，并非為沖擊‘世界之最’才修建，這也恰恰說明了這座豎井建設的不易”。

高寒高海拔，天山無人區的極限挑戰

在2號豎井貫通落底當天，本報另一位記者隨車前往近3700米海拔的豎井施工區。正值6月，2號豎井項目指揮部辦公室仍在用暖氣片取暖。剛下過一陣雨，氣溫猛地降到零度以下，記者身著羽絨服才剛能御寒。由于高反，記者感覺走路發飄，心跳加快，腦袋發暈。難以想象，施工人員長年累月駐扎在工區，要頂住高寒高海拔之苦保證施工進展。在施工區，記者還看到了一間專門的制氧室，可供隨時吸氧。一輛急救車停放一旁，車內配有急救設備和醫護人員，施工人員一旦出現身體不適，可馬上到車內檢查。

據《環球時報》記者了解，2號豎井施工區位于天山南麓深處，原本屬于“無人、無水、無路、無電”的無人區。海拔近3700米，缺氧、高寒、多風。豎井區域常年溫度較低，年平均氣溫為零下5.4攝氏度，極端低溫達零下40攝氏度。

新疆烏尉公路包PPP項目WYTJ-05標段豎井工區主任董嘉梁回憶，他剛到豎井時，生活區板房才剛搭出個雛形，內部水暖設施還沒完善。溫度低的時候，夜晚常常要裹著幾床大棉被才能入睡。后來才有了現在規劃整齊、通上水電暖的生活區、辦公區。

天山惡劣的自然環境、復雜的地質條件，以及天山勝利隧道項目高標準的建設要求，都對施工技術裝備帶來了巨大挑戰。據中交天和南京分公司副總工程師高迎可介紹，一是11.4米的豎井開挖直徑意味著較大的出渣量，豎向運輸壓力大。天山勝利隧道主洞、中導洞施工的水平挖掘，施工車輛可以在洞內進出，產生的廢渣可快速運出。而2號豎井埋深近千米，豎井施工產生的廢渣和需要的物料，只能靠提升設備一點一點從井下拉上來。二是地形條件復雜，巖石地應力高，開挖水量大。豎井經過多個復雜巖層，巖石強度最高達200MPa，掘進時容易發生堪比四五級地震的巖爆。再加上天山地下巖層含水量大，施工越往深處掘進，裂隙涌水風險就越大。高迎可回憶，“最嚴重的一次涌水，每小時水量達到30多立方米。如果3小時內不及時排水，設備部件都要被淹。”

無先例可循，創三項世界第一

據《環球時報》記者了解，豎向掘進機的原理，是利用旋轉的破巖刀具對巖石進行擠壓、切割和破碎，然后通過排渣系統將碎石和泥土等排出井外，從而不斷向前掘進。

“首創號”效果圖

在“首創號”掘進機內部，本報記者仿佛置身在一座垂直的鋼鐵堡壘之中，這里四周布設了各類電器設備、操作系統，留給人通行的空間十分逼仄。在上下層之間穿行需要借助扶梯、爬梯，人高馬大的施工人員經常要低著頭、側著身，很難以正常姿勢行走，衣服上還沾上厚厚一層灰。機器轟鳴聲嘈雜，巖層滲漏的水流不時打在安全帽上。

這些看起來并不“高大上”的工作場景，與“首創號”刷新豎向掘進機施工豎井深度、直徑、海拔三項世界紀錄形成了鮮明反差。據介紹，“首創號”整機高度44米，整機重約1350噸，刀盤直徑11.4米，具有強大的破巖能力，能夠適應2號豎井的堅硬地層，從而實現高效掘進。“首創號”也首次將全斷面硬巖隧道掘進機（TBM）破巖工藝與豎向掘進完美結合，相當于把TBM豎著挖，并實現超大直徑豎井“一鉆到底”，避免了傳統鉆爆法對巖石的擾動，還將作業人員從惡劣的施工環境解脫出來，實現了井下無人化操作。

“全球無先例可參考，連設計規范都是空白。”中交天和設計院副院長張新道出艱辛。盡管團隊已開展過超大直徑豎向掘進機的排渣等前期研究工作，但在技術的成功落地、工程化驗證等方面還存在一定考驗。在“首創號”實施過程中，團隊還與國產供應鏈廠家進行聯合科研，攻克設備性能的種種難題。據張新介紹，“首創號”開啟掘進后，技術研發團隊入駐現場，逐步解決泥漿出渣系統、刀具、控制系統等相關問題，不斷優化改進。

中交天和南京分公司副總經理康健對《環球時報》記者表示，過去公路豎井開挖主要以人工鉆爆法實施，而“首創號”研發并工程化應用，真正把高速公路豎向掘進機施工從圖紙變為現實。

在現場親歷“首創號”刀盤破巖而出的中國礦業大學（北京）力學與土木工程學院教授楊立云直言見證了建井史上的“歷史性一刻”，“對建井行業而言，‘首創號’一鉆成井具有開創性，期待豎井掘進機在行業內盡快普及應用。”

大國重器國產化進程加快，基建裝備實現自立自強

國產裝備關鍵技術突破，對于引領基建自主化進程發揮著重要作用。張新向《環球時報》記者例舉了一次技術攻關。初期在花崗巖地層作業時，泥漿泵軸套磨損嚴重，使用壽命僅約一周。團隊放棄成本高昂、交貨周期長的采購方案，轉而聯合國內廠商攻克材料工藝，最終將泥漿泵成本從百萬元級降至約20萬元，壽命同步提升。

同步應用于天山勝利隧道工程的“天山號”“勝利號”TBM掘進機，同樣由中國自主研制完成，是打通天山勝利隧道的關鍵裝備。這顯著降低了設備成本，也提高了設備供應的穩定性和自主性。

在康健看來，實現大國重器的高度國產化不再是空話，一方面將帶動設備水平的提高，另一方面國產自主研制的高精尖設備一旦全面推廣，也會帶動整個供應鏈發展。“以前我們供應鏈大部分都是學別人，很快就會出現別人跟在我們后面學。”