《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２０）—第三部分隧道《城区超大断面公路隧道建设安全保障关键技术》
本期项目简介
获奖项目名称
城区超大断面公路隧道建设安全保障关键技术
完成单位: 山东省路桥集团有限公司、 山东大学、 中南大学
主要完成人: 张涛、 刘洪亮、 吕新建、 王旌、 伍毅敏、 成帅、 于超群、 孙尚渠、 郝广伟、董光彬
项目简介
随着我国城市化进程的加快,交通运输量迅猛增长,现有道路承载力不足,交通拥堵问题愈发突出,每年造成经济损失高达2500亿元,老旧线路改扩建、高等级公路修建势在必行,以单洞四车道为代表的超大断面隧道应运而生。然而,大断面开挖极易导致隧道围岩自稳能力下降,诱发隧道围岩坍塌等重大工程灾害,严重威胁隧道施工人员生命安全。因此,开展城区超大断面公路隧道安全保障关键技术研究,对保障现场人员与设备安全具有重大意义。
京沪高速、济南绕城高速连接线工程是世界上建设规模最大、数量最多的双洞八车道超大断面公路隧道群,沿线穿越多条接触蚀变带、岩溶发育带、断层破碎带,隧道断面面积超过
219.8m2,存在隧道跨度大、埋深浅、地质条件复杂等施工难题,隧道安全建设面临巨大挑战。本项目针对城区超大断面隧道建设中存在的问题,以济南建设的世界最大规模双向八车道超大断面公路隧道群工程为依托,由3家单位联合攻关,历时4年,对超大断面隧道施工力学行为与工法优化、超大断面隧道防排水设计与施工技术、超大断面隧道机械化配套与安全风险管控3个方面进行系统研究,形成了一套系统完整的城区超大断面公路隧道建设安全保障技术体系。
本项目获奖情况:
(1)2018年,中国公路勘察设计协会颁发的2018年度公路交通优秀勘察设计奖一等奖;
(2)2018年,交通运输部、应急管理部颁发的2016-2017年度公路水运建设“平安工程冶;
(3)2018年,山东省总工会授予“山东省工人先锋号冶;
(4)2018年,获山东高速集团有限公司2017年度“董事长特别奖冶;
(5)本项目形成行业工法6项,授权发明专利16项、实用新型专利13项,出版论著3部,发表论文72篇
项目创新点
创新点一:解决了超大断面隧道围岩变形机理与施工方法设计难题揭示了超大断面隧道施工过程变形破坏规律,提出了超大断面隧道围岩稳定状态判识方法,建立了坚硬地层、导洞转正洞及软弱地层及特殊段的超大断面隧道安全高效施工工法,为超大断面隧道安全高效施工提供了科学依据。
创新点二:破解了超大断面隧道防排水设计与渗漏水施工过程控制难题揭示了隧道防排水系统经时失效机制,创新了柔堵强排的防排水理念和设计方法,形成了可维护防排水系统及其施工方法,为溶蚀地层超大断面隧道水害防控提供了科学依据。
创新点三:突破了超大断面隧道机械化施工及风险管控技术难题研发了系列超大断面隧道机械化施工装备,形成了超大断面隧道风险源三阶段全过程探查技术体系,开发了超大断面隧道施工全过程风险动态管理系统,为超大断面隧道工程风险管控提供了借鉴。
同类项目比较
本项目成果与国内外相关研究对比情况如表 1所示。
应用案例
(1)济南绕城高速济南连接线工程采用本项目研究成果,运用超大断面隧道分部开挖技术,提高了围岩稳定性,采用溶蚀区超大断面隧道网络式一体化排水系统,解决了岩溶隧道防排水系统维护效率低下等难题,近两年节省隧道灾害处置费6745万元。
(2)京沪高速济南连接线工程采用本项目研究成果,运用溶蚀区超大断面隧道网络式一体化排水系统和施工缝可维护防水结构及其施工方法,为灰岩地层隧道防水设计优化和施工安全控制提供技术支持,有效避免了隧道灾害的发生,近两年节省隧道灾害处置费8790万元。
(3)泰东高速公路项目采用本项目“超大断面硬岩隧道分部开挖与导洞转正洞段施工技术冶,运用超大断面隧道导洞转正洞全断面兜顶施工工法和超大断面隧道硬质地层的分部协调施工工法,提高拱顶围岩支护强度,降低围岩松动塌落失稳风险,有效地保证施工安全,实现了硬质围岩超大断面隧道的安全快速施工,近两年节省隧道灾害处置费10900万元。
(4)济泰高速公路项目采用本项目“软岩隧道定型化内撑环拱加固支护施工技术冶,运用以定型化内撑环拱架、伸缩式钢架顶撑和移动临时支撑架为核心的新型移动式临时支护装备,解决了软弱围岩隧道加固支护装备及配套工艺施工效率低的难题,保障了隧道安全施工,提升了隧道施工效率,节约了施工成本,近两年节省隧道灾害处置费11200万元。
社会效益与经济效益
(一)经济效益
本项目总投资额为2700万元人民币,回收期2年。节支总额情况见表2。
(二)社会效益
项目成果成功解决了京沪高速济南连接线工程等一大批重难点工程30余条隧道的快速安全施工难题,保障了人员生命财产安全,产生了显著的社会效益。本项目共计培养研究生26名,专业技术人才20余名,举办了多次全国技术培训交流会,对于本领域人才培养作出了重要贡献,在隧道建设领域起到了重要的引领与示范作用。
