《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２０）—第三部分隧道《西秦岭特长隧道建设成套技术及应用》

本期项目简介

完成单位: 中铁第一勘察设计院集团有限公司、 中铁十八局集团有限公司、 中铁隧道局集团有限公司

主要完成人: 李国良、 李雷、 徐冲、 赵晓勇、 刘建红、 李宁、 杨木高、 司剑钧、 刘国庆、靳宝成、 张文达、 胡必飞、 符亚鹏、 李洋、 薛丹丹

项目简介

　　(一)项目背景

　　西秦岭隧道全长28.236km,建设工期68个月,为控制性工程,位于板块挤压结合部位,埋深大、辅助坑道条件差,工期紧、地质复杂。综合考虑工程地质、施工组织、防灾救援、设备适应性等因素,进口采用钻爆法、出口采用两台直径10.23m的TBM施工。

　　(二)技术概况

　　自20世纪90年代,我国引进开敞式TBM成功修建了秦岭、中天山、磨沟岭等隧道,但TBM直径均小于8.8m。国外开敞式TBM亦停留在直径10m以下的设备应用上,且独头掘进均未超过15km。西秦岭隧道建设通过同步衬砌台车研发、多级皮带机连续出渣技术集成、超长距离施工通风、构建综合防灾救援体系等攻关,在TBM直径、最大月掘进、周掘进、日掘进等指标上均创造当时世界纪录。

　　(三)适用范围

　　西秦岭隧道修建成套技术,可广泛应用于硬岩长段落掘进的特长铁路、公路、水工及地铁项目。其同步衬砌和多级皮带机连续出渣等后配套系统研发成果填补同步衬砌、长距离皮带机出碴及施工通风等设计施工空白,已形成一整套复杂地质特长TBM掘进的安全、快速、高效建设技术体系,进一步提高我国特长隧道机械化施工水平、大直径硬岩TBM研发、制造水平,并为拟建川藏、滇藏等项目修建积累宝贵经验和技术储备。

　　(四)获奖情况

　　已获授权专利16项(其中发明5项),获省部级工法1项、中施企协科技创新特等奖,甘肃省科技进步二等奖,铁道学会科技进步一等奖,中国铁建优秀设计一等奖,国家铁路局优秀设计一等奖等,在核心期刊发表论文15篇。

项目创新点

　　(1)建立掘进机设备设计参数、可掘进性分级标准、结构设计及施工成套技术体系。

　　(2)首创了连续皮带机出碴工况下的TBM掘进与衬砌的同步施工技术。

　　(3)研发了多级级联、连续转运皮带快速出碴系统。

　　(4)建立了TBM施工20km超长距离通风技术体系。

　　(5)研发自安全隧道供风、竖井排烟的通风排烟技术,形成特长隧道的救援站设计模式;构建了完善的防灾救援设计技术体系。

同类项目比较

　　该成果形成了特长隧道设计、施工等建设成套技术,推动了TBM的发展,整体达到了国际领先水平,创造了大直径(10.23m)硬岩掘进机平均月掘进500m、最高842m、连续掘进15郾6km的纪录,大大地缩短了建设工期(见表2-至表4)。

表 2 与国内外同类技术综合比较

应用案例

     西秦岭特长隧道建设成套技术提供了极富价值的参考经验,相关成果已成果应用于大瑞铁路高黎贡山隧道、南水北调引汉济渭引水隧洞、重庆地铁、青岛地铁,以及马来西亚海外铁路项目等多个大型工程项目管理、设计及施工(图1至图3)。

社会效益与经济效益

　　兰渝铁路建成后与现有的渝黔铁路相连,将形成一条连接兰州—重庆—广州的南北铁路干线,成为京广线、京沪线之外的第三条南北铁路大动脉,极大促进“一带一路冶沿线的经济和社会发展。本项目创新技术的应用,成功解决了西秦岭隧道修建难题,其所采用和研发的TBM及其配套技术实现了大直径、快速、长距离、高效施工的目的,三年来节支5522万元,新增利润6797万元,经济效益显著。

　　西秦岭特长隧道的成功建成不仅成为我国铁路长大隧道建设的样板工程,还引起了国内外大批业界人士的高度重视,也为水利水电等其他长大隧道工程建设起到了良好的示范作用。成果涉及的国内外首次成功应用的新装备、新技术、新工法,促进了隧道领域的科技进步,推动了TBM产业发展,产生了巨大的经济及社会效益。