天山胜利隧道有哪些重要技术创新与突破? 哪些成功经验案例可借鉴

发布日期：2025-10-08 09:37    点击次数：72

天山胜利隧道施工技术创新与突破及成功经验借鉴

一、核心技术技术创新与突破

天山胜利隧道作为世界最长高速公路隧道（全长22.13公里），其施工技术创新围绕“超长、高寒高海拔、复杂地质、生态敏感”四大核心挑战展开，多项成果达到国际领先水平，为全球高寒高海拔特长隧道建设提供了“中国方案”。

1. 施工工艺创新：“三洞+四竖井”+“长隧短打”，破解超长隧道工期瓶颈

传统钻爆法施工22公里隧道需约10年，无法满足区域发展需求。建设团队创新采用“三洞+四竖井”施工方案：

三洞布局：在左右主洞之间增设中导洞（服务隧道），作为施工辅助通道。中导洞采用自主研发的“天山号”“胜利号”TBM（硬岩掘进机）快速掘进（速度是人工钻爆法的3-5倍），为左右主洞开辟多个辅助工作面，将“一线天”施工变为“多线并行”，工期从常规的10年缩短至52个月（约4.3年）。

四竖井设计：在隧道沿线设置4座通风竖井（最深达707米，比广州塔高出100多米），形成隧道“呼吸系统”，解决特长隧道施工通风排烟难题。其中，2号竖井采用世界首台高寒高海拔超大直径硬岩撑靴式竖向掘进机“首创号”施工，创下高速公路竖向掘进机施工深度、直径、海拔三项世界纪录。

2. 装备技术创新：全球首创新型压注式TBM，破解复杂地质难题

隧道穿越16条区域性深大断裂带（如F6博阿断裂带），地质条件极其复杂（岩性混杂、富含地下水、高地应力），传统TBM易出现“卡机”“塌方”等问题。中交天和机械设备制造有限公司自主研制的“天山号”“胜利号”TBM（国产化率超98%），全球首创“敞开式TBM+压注式混凝土工法”融合技术，具备以下核心优势：

双模式掘进：可根据围岩条件切换“敞开式工法”（适用于完整围岩）、“单护盾钢模板压注式混凝土支护掘进”（适用于破碎带）、“单护盾钢管片支护掘进”（适用于极破碎带），避免塌方风险。

三种支护方式：集成“锚杆支护”“钢拱架支护”“混凝土喷浆支护”，直接加固隧道内壁，有效化解断层对围岩的挤压力（如F6断裂带采用70厘米厚泡沫混凝土减震层，成功穿越）。

高寒高海拔适应性：“胜利号”TBM日掘进最高达35米、月掘进最高达528米，创造了大直径TBM在高寒高海拔环境下的掘进新纪录。

3. 地质应对创新：精准勘察+减震吸能，破解“豆腐脑”地层难题

隧道穿越的断裂带地质脆弱（如碳质板岩遇水易软化），易发生塌方、突泥涌水等问题。建设团队采用以下创新措施：

精准勘察：首次在公路隧道勘察中采用水平定向钻，实现2271米单向钻进（国内工程勘察记录），精准查明断裂带的地质构造、水文条件，为TBM施工提供“导航图”。

减震吸能：针对高地应力（最大22兆帕，相当于手指盖大小岩石承受200公斤重量），采用聚乙烯管泡沫混凝土（超3.78万根）固定在岩壁，形成70厘米厚的减震吸能层，化解断层对围岩的挤压力。

4. 环保技术创新：“清污分流”+生态修复，守护冰川生态

隧道紧临天山1号冰川（新疆重要的水源涵养地）和乌鲁木齐水源保护地，生态环保标准极高。建设团队采用以下环保措施：

清污分流排水系统：采用“污水-清水”分离技术，将施工废水（含泥沙、油污）经沉淀、过滤后循环利用，清水直接排入自然水系，实现“零污染”。

植被恢复工程：对施工区域进行表土剥离（保存原有土壤），施工结束后种植本地植被（如雪莲、云杉），恢复率达95%以上。

二、成功经验案例借鉴

天山胜利隧道的建设经验，为我国超长隧道、高寒高海拔隧道、复杂地质隧道建设提供了可复制的“样板”，主要包括以下几点：

1. “长隧短打”工艺：大幅缩短工期，提高效率

“三洞+四竖井”施工方案通过增加辅助工作面，将“一线天”施工变为“多线并行”，工期从常规的10年缩短至52个月。这一经验已被莫逊山隧道、西天山隧道等项目借鉴，显著提高了超长隧道的施工效率。

2. 自主创新装备：打破国外垄断，提升核心竞争力

“天山号”“胜利号”TBM的自主研发（国产化率超98%），打破了国外对高端隧道掘进设备的垄断。其“敞开式+压注式”融合技术，为全球复杂地质隧道施工提供了“中国装备”。

3. 精准勘察与信息化管理：降低风险，保障安全

首次采用的水平定向钻精准勘察技术，为TBM施工提供了准确的地质数据，降低了塌方、突泥涌水等风险。同时，采用5G+智能化系统实时监控TBM掘进参数（如刀盘转速、推力）、隧道内有毒有害气体浓度，实现“远程监控+现场处置”，提高了施工安全性。

4. 环保与生态协同：实现工程建设与生态保护双赢

“清污分流”排水系统、“表土剥离+植被恢复”等措施，实现了工程建设与生态保护的协同。这一经验为冰川生态脆弱区的工程建设提供了参考，如在青藏高原的公路建设中，可采用类似的环保措施。

总结一下就是：天山胜利隧道的建设，是我国“交通强国”战略的具体实践，通过“工艺创新、装备创新、地质应对创新、环保创新”四大维度，破解了超长隧道、高寒高海拔、复杂地质、生态敏感等多项世界级难题。其成功经验，不仅为我国后续隧道建设提供了“样板”，也为全球高寒高海拔特长隧道建设贡献了“中国智慧”。

正如中交新疆交通投资发展有限公司总工程师苗宝栋所说：“天山胜利隧道的贯通，不是终点，而是中国隧道建设技术的新起点。”