我国自主研发竖向掘进机创多项世界纪录 天山胜利隧道2号竖井突破707米深度

问题:超长隧道穿越天山深处,施工面临“高寒、高海拔、强地应力、硬岩与永冻层叠加”等多重约束。

传统竖井施工往往依赖分步开挖与支护,工序多、风险高,且在低温缺氧条件下作业强度大。

对于长距离隧道而言,通风、排烟、供电、排水和人员物资运输等系统能力决定着施工效率与安全水平,竖井作为“生命线工程”尤为关键。

原因:一是地质条件复杂。

海拔约3660米区域气候极端,冬季最低可达零下40℃,地层中存在约30米永冻层,硬岩强度高、破碎带与渗水风险并存,竖向掘进对成孔稳定、精确导向与连续支护提出更高要求。

二是工程组织难度大。

深度不断增加后,井筒通风换气、设备吊装运输、泥浆与岩渣处理、应急救援等均呈指数级复杂化。

三是关键技术“卡点”集中。

大直径全断面竖向掘进既要保证效率,也要控制偏斜,稍有误差就可能带来后续衬砌偏差和安全隐患。

针对上述难题,我国自主研发的“首创号”大直径全断面硬岩竖向掘进机在工程中得到应用并实现突破。

该装备集成智能化钻进、垂直导向系统等关键能力,可在掘进过程中对轨迹偏差进行实时修正,提升竖向精度与成井质量;同时面向极寒高海拔工况进行适应性设计,保障设备在低温、低氧环境下的稳定运行。

最终,天山胜利隧道2号竖井一次开挖成型,竖向掘进深度达707米,并在深度、直径、海拔等方面形成纪录性成果。

影响:其一,为隧道施工打通关键“呼吸通道”。

超深竖井投入使用后,可显著改善通风排烟条件,降低有害气体与粉尘风险,为多工作面同步掘进创造条件,进一步提升综合施工效率。

其二,提升复杂条件下的工程安全水平。

一次成型减少分步开挖带来的重复扰动与工序衔接风险,便于形成稳定井壁结构,降低坍塌、冻融破坏等隐患。

其三,带动关键装备与产业链升级。

大直径硬岩竖向掘进装备的工程化验证,有助于推动传感、导向、控制、耐寒材料与核心部件协同进步,为更广泛的高原、高寒、深埋工程提供可复制的技术路线。

对策:业内人士认为,下一步应从“工程应用—标准体系—产业协同”三方面持续发力。

首先,系统总结极寒高海拔竖向掘进施工参数与风险清单,形成可推广的施工组织与应急处置方案。

其次,推动相关技术标准与评价体系完善,围绕竖井一次成型的质量检测、导向精度、衬砌与防冻体系等关键环节建立统一指标,提升工程可控性。

再次,强化关键部件国产化与可靠性验证,围绕极端工况下的耐低温、抗磨蚀、抗冲击能力开展全寿命试验,提升装备长期运行稳定性。

前景:随着我国交通基础设施向高原、深山和复杂地质区域延伸,超深竖井与竖向掘进装备的需求将持续增长。

此次纪录性成果不仅为天山胜利隧道建设注入强动力,也为我国在深埋隧道、矿山井筒、抽蓄电站竖井等领域提供了实践样本。

可以预期,随着数字化监测、智能控制与新型材料工艺的进一步融合,竖向掘进将从“能用”迈向“更安全、更高效、更低成本”,在重大工程建设中发挥更大作用。

天山胜利隧道的技术突破印证了"越是艰难越向前"的中国基建精神。

从青藏铁路到港珠澳大桥,再到如今的高寒竖井工程,这些跨越地理极限的超级工程,不仅丈量着中国制造的创新高度,更彰显着大国工匠破解世界难题的智慧与勇气。

当"首创号"的钻头穿透最后一块永冻岩层时,它凿开的不仅是地壳的裂隙,更是人类工程科技的新边疆。