來源：環(huán)球網(wǎng)

在新疆天山南麓海拔3660米的無人區(qū)，一項天塹變通途的偉大工程在此誕生——世界最長高速公路隧道的天山勝利隧道成功貫通。作為國家"一帶一路"重點工程烏尉高速公路的控制性工程，這條全長22.1公里的隧道建成后，烏魯木齊至庫爾勒的車程從7小時縮短至3小時，顯著提升區(qū)域互聯(lián)互通能力。

面對超長隧道通風(fēng)的世界性難題，中交集團創(chuàng)新采用“三洞+四豎井”方案，在隧道頂端開挖四座豎井構(gòu)建“呼吸系統(tǒng)”。其中2號通風(fēng)豎井深達(dá)707米，由中交天和自主研發(fā)的世界首臺高寒高海拔超大直徑（11.4米）硬巖豎向掘進(jìn)機“首創(chuàng)號”施工，實現(xiàn)“一鉆成井”，創(chuàng)造了深度、直徑和海拔三項世界紀(jì)錄，標(biāo)志著我國高端隧道裝備技術(shù)邁入世界領(lǐng)先行列，為全線通車按下“加速鍵”。

天塹穿巖，世界級工程催生裝備剛需

2020年，中交天和研發(fā)團隊在天山實地考察時，面對高寒缺氧、傳統(tǒng)鉆爆法效率低、人工開挖風(fēng)險高等難題，提出研發(fā)能替代人工、穿透永凍地層的智能掘進(jìn)裝備的構(gòu)想，這與中交天和承接的國家科研項目高度契合，推動了 “首創(chuàng)號” 的立項。

研發(fā)團隊面臨的是空白領(lǐng)域，全球尚無適用于高海拔、超深豎井的全斷面硬巖豎向掘進(jìn)機案例。巖石強度最高超過200兆帕，排渣效率低下，刀具破巖效率驟降；刀具磨損快，利用率低；大深度垂直導(dǎo)向精度難以控制等，技術(shù)壁壘重重。2020年冬，研發(fā)團隊在零下30℃的實驗場中駐守三個多月，經(jīng)過200余次測試，借鑒石油鉆探和礦山TBM技術(shù)，創(chuàng)新設(shè)計出“多適應(yīng)性錐形刀盤”，結(jié)合變頻電機驅(qū)動技術(shù)，理論破巖效率提升40%；有效融合智能化鉆進(jìn)技術(shù)、垂直導(dǎo)向系統(tǒng)，并通過AI算法實時修正掘進(jìn)軌跡等方式解決了豎井掘進(jìn)的垂直度控制難題，將誤差控制在2毫米內(nèi)——相當(dāng)于在700米深井中，偏差不足一個硬幣厚度。

聚力攻堅，從藍(lán)圖到現(xiàn)場的技術(shù)突圍

2021年底，“首創(chuàng)號”運抵天山現(xiàn)場，試掘進(jìn)期間便遭遇刀具嚴(yán)重?fù)p耗和排渣系統(tǒng)不暢等挑戰(zhàn)。中交天和黨員突擊隊在零下20℃的嚴(yán)寒中裹著棉被晝夜奮戰(zhàn)，通過分體式、一體式及加強型等多類型刀具優(yōu)化，將刀具平均壽命提高數(shù)倍；改造泥漿循環(huán)管路，對排漿流量、刀盤轉(zhuǎn)速、排渣口位置等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行反復(fù)測試，最終成功攻克刀具耗損高、排渣不暢難題。中交天和團隊在現(xiàn)場搭建臨時實驗室，累計記錄上萬組運行數(shù)據(jù)，優(yōu)化37項核心參數(shù)，成功突破12項“卡脖子”技術(shù)，設(shè)備無故障運行率提升至98%，成功應(yīng)用“泥漿+吊桶雙模排渣+下出渣”方案。

按照“先行先試、實戰(zhàn)驗證、迭代升級”路徑，經(jīng)過“創(chuàng)新—應(yīng)用—再創(chuàng)新”的不斷升級，2025年6月13日，“首創(chuàng)號”順利貫通2號豎井，施工中創(chuàng)下月進(jìn)尺104.18米、日進(jìn)尺6.89米的優(yōu)異紀(jì)錄?！笆讋?chuàng)號”作為豎井工程的“超級引擎”，創(chuàng)新集成的TBM破巖與豎向掘進(jìn)技術(shù)，“掘、排、支一體化”先進(jìn)工藝可高效應(yīng)對多種復(fù)雜工況，為高寒高海拔隧道建設(shè)提供了完備技術(shù)體系和示范模板，填補了大直徑豎井全機械化建造領(lǐng)域空白。

依托工程實戰(zhàn)，“首創(chuàng)號”已形成18項國家標(biāo)準(zhǔn)和43項發(fā)明專利，完成裝備跨代升級。新一代超大直徑豎向掘進(jìn)機適用范圍更廣，掘進(jìn)效率、智能化水平、安全性和經(jīng)濟性顯著提升，實現(xiàn)了“上出渣一鉆成井、下出渣一擴成井”的雙模式掘進(jìn)能力。該設(shè)備是世界首臺具備兩種出渣模式的“雙模豎井掘進(jìn)機”，不僅采用自下而上出渣方式成功運用于本項目，還同步完成了擴孔式TBM在高海拔超大超深豎井中的工程驗證，成為國內(nèi)井深最長、直徑最大、海拔最高的擴孔式TBM應(yīng)用典范。

中交天和作為我國豎向掘進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，持續(xù)加強原創(chuàng)性、引領(lǐng)性科技攻關(guān)，致力于打造新質(zhì)生產(chǎn)力國家隊樣板，以更多大國重器服務(wù)國家重大工程，推動實現(xiàn)高水平科技自立自強。近年來，中交天和通過一系列重大技術(shù)創(chuàng)新，先后研制出世界首臺加壓鉆進(jìn)式豎向掘進(jìn)機、MD120/1200型豎井鉆機“智能號”、國內(nèi)首臺用于能源項目的全國產(chǎn)化超大直徑下沉式豎井掘進(jìn)機等裝備，不斷刷新行業(yè)紀(jì)錄，引領(lǐng)全球豎向掘進(jìn)裝備發(fā)展。