《交通运输科学技术新成果推广目录》(2021)第二部分—隧道工程篇《软弱围岩大跨度全断面机械化快速施工成套技术研究》

发布时间:2022-12-30 来源: 浏览量:5378 发布者:

获奖项目名称:软弱围岩大跨度全断面机械化快速施工成套技术研究

完成单位:中交二公局第六工程有限公司

主要完成人:郑俞、黄维科、林朝、陈加宝、延雷、马建云、郭磊、张利斌、叶坤、张小立、王立伟、鲁金鹏、孙喜松、周阳、杨刚平

 

项目简介

(一)项目背景

贵黄高速处于黔中经济区贵阳--都匀--凯里城镇带和产业带上,直接连接贵阳城市核心区、龙里、贵定县、福泉市等黔中经济区重要城市节点;连接的瓮安--福泉磷煤电一体化循环经济园,是贵州省重点打造的千亿级示范培育园区;项目起点有省委省政府规划的“双龙临空经济区”,是重点以临空核心产业、临空关联产业和特色优势产业为发展方向,建设成为以“内陆开放、创新驱动、生态文明”为内涵和特色的高端产业功能聚集区。本项目是黔中经济区东出长株潭城市群和长三角经济区最近捷的高速公路主通道,项目实施有利于提高主通道对黔中经济区的辐射带动作用,支撑区域工业化和新型城镇化快速发展。

(二)技术概况

贵黄高速公路项目第九合同段由中交二公局第六工程有限公司承建,龙昌隧道位于黔南州福泉市龙昌镇,隧道左右幅起点桩号K59+100,终点桩号K61+270,长度2170米;为贵黄高速九大控制性工程之一。

隧道采用单洞三车道,全线单向纵坡为2.45%,横坡为- 4%〜2%,设计时速 100km/h,隧道洞身穿越地段以灰岩、白云岩为主,存在岩溶、突泥突水等不良地质情况,其中V级围岩310米,占总长7.1%,IV级围岩4030米,占总长的92. 9%;隧址区场区地处贵州高原东部斜坡地带,受溶蚀-侵蚀影响,地形条件复杂,属浅切割的溶蚀-侵蚀低山地貌;最大埋深140.297m。

(三)适用范围

该技术主要适用于公路隧道IV-V级软弱围岩大断面机械化施工,充分发挥机械化施工的优势,做到“机械化换人、自动化减人”,达到“本质安全”的目的。

(四)获奖情况

1.被中国交通运输协会评价达到国际先进水平;

2.中国公路学会第二届微创新大赛金奖;

3.编制贵州省施工技术指南1项《基于钻爆法的公路隧道机械化施工技术指南》

4.贵州省工法2项;

5.授权发明专利4项,实用新型专利12项;

6.软件著作权2项;

 

项目创新点

在根据隧道围岩特性模拟的基础上将台阶法开挖优化为大断面开挖,便于开展机械化作业,引入欧标SN锚杆施工,强化系统锚杆质量,加强了初支安全性。

“9+N”设备高度配合隧道建设施工系统,即使9种专用隧道施工机械设备与其他多种辅助隧道施工机械设备有机搭配、密切配合,根据单个机械设备完成工序的内容、时间,科学规划设备进场时间,充分发挥机械设备的使用性能,提高隧道的施工速度,保证隧道的施工质量。

1.施工理念创新

基于新奥法、新意法等隧道基础理论,严格落实掌子面稳定性判识和超前加固措施,改进满足大断面机械化施工的施工条件,在合理配置成套施工机械、工装设备条件下,发挥了机械化施工的优势,通过发挥锚杆应力拱的效应,初支混凝土强度等较强的支护措施,更充分地体现和落实设计意图。

2.设备创新

项目在国内公路隧道施工中首次提出了“9+N”全套机械化施工,以“机械化换人、自动化减人和本质安全”的施工思路。

3.工艺创新

在根据隧道围岩特性模拟的基础上将台阶法开挖优化为大断面开挖,便于开展机械化作业,引入欧标SN锚杆施工,强化系统锚杆质量,加强了初支安全性,我们在龙昌隧道引入欧标SN锚杆。

SN型锚杆系一种适用于多裂隙岩石、被钻孔破坏的岩石以及非均质的不良岩石的全长锚固锚杆。这种锚杆,采用奥地利MAT400NT净浆注浆机先往孔内注稠度较大的水泥净浆,然后再将锚杆插入。当锚杆插入已注满净浆裂隙与空洞里时,与锚杆等体积的净浆被压入周围岩层,充填在与钻孔时遭到破坏的孔壁粘结,和围岩构成整体。采用扭力扳手安装锚杆垫板,类似施加预应力的效果,能更好的发挥锚杆的锚固作用,使初支砼与围岩能更好地紧密结合为一体,增强初支稳定性。

 

应用案例

1.大广A6标武功山隧道,武功山隧道位于江西省赣州市南康区内,左线隧道起讫桩号为ZK40+100~ZK41+984,全长1884m,最大埋深约173m;右线隧道起讫桩号为K40+076~K41+930,全长1854m,最大埋深约170m;净空:14.0×5m;左右线纵坡均为人字坡;隧道洞身穿越地段以硅质板岩为主,其中Ⅲ级围岩617m,占总长的33%,Ⅳ级围岩972米,占总长的52%,Ⅴ级围岩280米,占总长的15%。

 

2.渝湘高速巴彭9标白马山隧道,白马山1号隧道进口端(ZK102+335~ZK105+222/K102+344~K105+212),进口端长2887m(左洞)/2868m(右洞),白马山隧道属特长隧道,为双向六车道分离式隧道,隧道纵坡为0.9%上坡,净空14.00×5.0m;隧道围岩等级为Ⅴ级1075m占18.7%、Ⅳ级2559m占44.3%、Ⅲ级围岩2137m占37%,左线最大埋深370m,右线最大埋深392m。

3.黑山项目Vjeternik隧道为黑山南北高速公路项目最长隧道,左幅起讫桩号为LK19+667.92~LK22+682.92,全长3015m;右幅起讫桩号为RK19+731.64~RK22+559.64,全长2828m。隧道采用单洞两车道,洞身穿越地段以石灰岩、复理岩为主,最大埋深185.84m,围岩等级II、III、IV、V级,其中Ⅴ级围岩298米,占总长5.1%,Ⅳ级围岩297米,占总长的5.1%,III级围岩2021米,占总长的34.6%,II级围岩3227米,占总长的55.2%。进口端施工隧道总长的一半。

 

社会效益与经济效益

      龙昌隧道成功举办了交通部组织的“全国公路隧道施工技术交流暨应急演练活动”,取得了良好的社会效益。

      通过全机械化施工,为项目节约施工工期65天,节约成本230万。该技术在施工设计阶段,将台阶法改为大断面法进行施工,减小机械操作高度所带来的制约。通过地质建模分析、专家论证,并结合现场实际监控量测变形数据,将安全步距进行局部调整,提出"9+N"机械装备高度配合隧道建设施工系统,充分发挥机械设备性能,提高施工速度,保证施工质量、减少施工人员、降低劳动强度。

      同时央视网、新华网、环球网等各大网站进行争相报道,经济、社会、环境效益显著,具有广阔应用前景。

 

注:相关内容摘录自中国交通运输协会编写、中国市场出版社出版的《交通运输科学技术新成果推广目录(2021)》,图片由项目完成单位提供,版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。