大路,出天山|國家工業密碼·未來篇

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“十四五”圓滿收官、“十五五”揚帆起航之際,由中央網信辦網絡傳播局、國務院國資委宣傳工作局指導,國務院國資委新聞中心主辦的《國家工業密碼·未來篇》網絡互動傳播活動正式啓動。小新聯合中國科協創新戰略研究院、總檯科晚、總檯《創新進行時》欄目、中國移動咪咕、國家電網英大傳媒、機械工業出版社、《人民畫報》雜誌、《美術》雜誌、星球研究所、混知等夥伴共創,以宏觀的產業視角、微觀的技術視角,生動呈現中央企業在科技創新前沿取得的重大突破,在加快發展新質生產力、建設現代化產業體系進程中的硬核力量,帶您讀懂中國工業的創新密碼。今天爲您帶來《大路,出天山》,和總檯科晚一起帶您打卡烏尉高速

在地圖上,

庫爾勒和烏魯木齊,

好像“貼”在新疆天山南北兩麓,

事實上,兩地通行,

繞過天山,

曾經需要7個小時

天山橫亙,道阻且長。

2025年12月26日,

中交集團歷時5年多建設而成的

G0711烏魯木齊至尉犁高速公路通車。

天山從此,一貫而通。

烏魯木齊到庫爾勒,現在只需3.5小時。

我們究竟,

是怎麼“打穿”天山的?

名叫“勝利”的隧道,鑿山開路的壯舉

天山勝利隧道,烏尉高速建設項目的重要控制性工程,世界最長的高速公路隧道,全長約22.13km,最大埋深1112.6米,且在距離洞口約1.9km處就是“世紀大斷裂”博阿斷裂帶。

如果採用兩端對打的方式,一個洞只有兩個工作面,這座隧道貫通大約需要十幾年,而整條公路規劃建設期不過6年。艱苦攻關之下,項目團隊創造性地提出並實現了在兩個主洞中間設置服務隧道的“三洞”方案——三條隧道同時平行向前掘進,服務隧道(中導洞)採用TBM(硬巖掘進機)快速掘進,左右兩側隧道由於直徑遠高於常見TBM,則採用傳統鑽爆法施工;TBM的日功效是傳統鑽爆的3-4倍,在它快速掘進的同時,在其後向左右兩側開橫通道把主洞“切成小段”,由此開闢出30多個800米左右的短隧道同時施工,從而實現“長隧短打”,縮短工期至52個月

這是一套建時高效,用時“高能”的方案。通車之後,左右兩個主洞是南北通行的主幹道,中導洞則可用於應急救援服務,隧道內保留設置的3處橫通道轉換帶將中導洞和左右主洞連接,隧道劃分爲4個獨立短區段,在局部發生事故時可實現跨洞借道通行,避免全線癱瘓。

而TBM掘進,並非能夠簡簡單單“一掘而就”,過程中需要穿越多條斷裂帶,可能面臨突湧水、塌方、卡機等工程問題;同時勝利隧道進口端屬於烏魯木齊河飲用水源一級水源保護區,環保要求極高,勘察需準確預報TBM作業面的湧水量,爲污水處理設計提供數據支撐。

面對堪稱“地質博物館”的山體岩層,“天山號”和“勝利號”兩大TBM以其巨大“身軀”,做着最“靈活多變”的工作。硬巖中,“撐靴”可以牢牢撐住巖壁,提供前進動力;較破碎岩層中,則使用鋼模板支撐,加註混凝土固定;極破碎岩層中,則以類似盾構機的方式用鋼管片形成支護。“逢山開路”四個字,得到了一種極致的詮釋

如果說施工勘探中傳統垂直鑽孔方式是“一孔之見”,爲降低TBM施工風險、摸清巖隧道軸線的地質情況,項目團隊自主研發千米級超前地質預報鑽機,首次採用水平定向鑽勘探技術(HDD),如同使用“手術探針”,累計勘探長度達到4200m,達到了“一線之見”——水平鑽可起到排水泄壓和超前地質預報的作用,利用水平孔進行全孔高清數字化攝像等原位測試,全面、準確地反映隧道軸線地層、巖性、地下水、斷層等工程地質信息,爲TBM穿越斷裂帶保駕護航。

長大隧道的通風系統,是其運營的重要保障,也是重點難題。爲解決這一問題,項目團隊爲“三洞”配上了“四豎井”,即在隧道上方每間隔一段開一個“窗口”,起到分段通風排煙的作用。

天山勝利隧道2-1號豎井,世界上直徑最大、深度最深的硬巖豎井,靠世界首個撐靴式豎向硬巖掘進機“首創號”實現“一鑽成井”,這個“豎起來的TBM”,結合了常規TBM和石油鑽井的鑽頭技術,首次形成了成套的大直徑全斷面豎向掘進施工關鍵技術與裝備,實現了關鍵核心零部件全國產化,填補了我國在地下工程領域大直徑硬巖豎井全機械施工的空白。豎井可以把洞內污濁的空氣通過排風口向外抽排,再通過風機把新鮮的空氣壓下來,吹往隧道里,持續不斷地爲隧道注入自然風流,隧道還搭載了智能通風調控系統,對通風設備進行精準調控,保證這一氧氣稀薄地區的超長隧道內空氣質量良好。

“超級榫卯”的應用嘗試,高山寒地的《營造法式》

永豐1號、2號大橋是烏尉高速全線唯一的裝配式橋樑下構試點,也是國內首箇中高烈度地區高速公路裝配式橋樑建設項目。何謂“裝配式橋樑”——項目建設者借鑑傳統榫卯結構,智慧創新採用新型承插式連接,相比現澆工藝施工效率提升6倍。

“新方式的創新點在於大橋墩柱和蓋梁承插孔不使用鋼筋連接,而是採用高強度灌漿料進行‘黏合’。”項目總工朱根深介紹起兩座“榫卯”大橋的獨特之處。施工過程中,項目團隊對構件精度拼裝工序、灌漿質量進行了多輪優化,墩柱模板拼裝、鋼筋綁紮、預製構件安裝、承插間隙灌漿等,每個環節都精準到了“毫米級”。

烏尉高速公路貫穿天山南北,所處地區地震頻率高、強度大。要想在天山下完美搭好這座“榫卯”大橋,每個施工環節,尤其是蓋梁這一複雜構件的預製和安裝,精準到“毫米級”不容有失,而要做到“毫米級”,預製過程中蓋梁的承插孔位置控制是關鍵。“其中的鋼筋綁紮是重中之重,是決定承插槽孔位置的‘準星’”,技術員張維多次觀察發現,僅靠人工操作無法達到5毫米的精度控制要求,蓋梁預製一時遭遇困境。

“測量建築物需要滿足長度需求的鋼尺,鋼筋綁紮要做到分毫不差也得藉助工具輔助纔行。”方案優化會上,項目團隊開啓了一場討論。“爲何不借鑑‘榫卯’結構思路定製一種有凹槽的‘大尺子’呢?”朱根深的建議,令大家眼前一亮。項目團隊迅速定製了一款有定位凹槽的特殊“尺子”,不僅能確保鋼筋間距的精準,還能像堅實的“臂膀”一樣對鋼筋籠起到支撐作用,可謂一舉兩得。

解決了承插槽孔精度問題,項目團隊又開啓了蓋梁施工攻堅之旅,作爲承上啓下的關鍵部位,蓋梁的精確安裝有利於控制橋面和路面施工的平整度。第一個“法寶”,便是在蓋梁施工中採用工字鋼樑和抱箍代替傳統的支架作爲臨時支撐體系——在每根墩柱上安裝兩個抱箍,“雙保險”可以增加摩擦力,避免下滑風險,團隊還在抱箍與墩柱之間鋪設了一層土工布,增強抱箍穩固性,儘可能避免安裝過程“劃傷”墩柱。

兩個墩柱之間的工字鋼下,各有兩個砂筒起到“千斤頂”的作用,這是項目團隊控制蓋梁精度的又一“法寶”。“砂筒裏面是沙子,可以通過螺絲控制沙子的流出調節工字鋼樑的高度,很好地控制精度”,張維說。

這場融合傳統智慧的“超級榫卯”的極致應用,在茫茫天山,書寫了一頁當代的《營造法式》。

與大自然的“智慧對弈”,守護山水的厚重使命

在新疆這片美麗土地上穿隧架橋,環保,是絕不能逾越的紅線。

烏尉高速線路穿越烏魯木齊河二級水源保護地,項目團隊通過實施河流改道工程,精準規劃建設導流水渠,使河流自然繞開施工區,從源頭避免干擾;同時,在天山勝利隧道施工現場建設了3座生產廢水處理廠,日均處理能力達1.75萬立方米,出水水質達到地表水Ⅱ類標準,並全部回收用於生產、降塵、綠化等環節,實現了施工廢水“零排放”與水資源循環利用。

面對隧道開挖產生的巨量洞渣,項目團隊利用專業化加工生產線,將廢石料轉化爲合格的碎石、機制砂及各類預製構件,大幅提升了資源化利用率,顯著減少了棄渣場土地的佔用,更最大限度降低了對脆弱山區環境的影響。

前峽1號特大橋全長1934米,位於天山峽谷地帶,地形起伏劇烈,總體順河道佈設,兩次上跨G216國道,多次跨越烏魯木齊河。橋位下方,三條引自烏魯木齊河的輸水管線縱橫交錯,其中一條穿過大橋左幅樁基區域。該管線建設年代久遠,資料缺失,走向難以精準鎖定,且埋深均在5米以上。灌注樁稍有偏差,就可能影響數萬居民用水。

面對“看不見、摸不清”的風險,項目團隊堅持“慢即是快”,避開豐水期,在枯水期組織施工。針對樁基多、距離河道近、生態要求高的實際,一場圍繞施工工藝的討論隨即展開。“旋挖鑽機成孔快、污染小,但成本高。”在反覆比選後,團隊最終選定全迴轉鑽機配合鋼護筒跟進施工工藝,將樁基施工全過程封閉在護筒內,有效阻斷泥漿外泄通道,實現生態保護與成本控制的雙重平衡。

大路出天山,

從此南北疆再無“一日方還”。

烏尉高速,

這條國家綜合立體交通網

“六軸七廊八通道”主骨架的

重要路段,

東可銜接京津冀、長三角,

南可銜接西部陸海新通道,

通達粵港澳大灣區和成渝地區,

更會成爲我國東部經濟圈

與亞歐國家連通的重要樞紐。

一代一代的建設者們,

用堅韌、智慧、探索、創新,

把“逢山開路,遇水搭橋”

譜成中國的萬千氣象。

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撰稿&責任編輯丨程鏡睿

校對丨陳婷 葛瑞蒂

執行主編丨劉海草 張灝然

內容來源|中交集團 星球研究所

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