《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《高速铁路长大隧道穿越复杂地物快速施工技术研究》

完成单位：中铁十八局集团有限公司、杭绍台铁路有限公司、南京工业大学

主要完成人：高文山、王海彦、邱继红、王立川、侯峰、孟江、陈国良、卢小军、陈宇、王晓辉

项目简介

　　随着国民经济的发展，基础建设投入不断加大，隧道与地下工程正在迅猛发展，与此同时复杂环境下长大隧道建设成为常态化。为满足预设工期，如何快速高效施工，是隧道施工面临的技术难题。

　　项目依托杭绍台高速铁路董茗隧道工程，隧道全长18226.15m，为华东地区最长的单洞双线高速铁路隧道，是全线控制性工程。由于地质和环境条件复杂，增加了施工的难度，长大隧道安全快速施工综合了多种控制因素，工期和安全是亟待解决的问题。为此，本项目开展了东茗隧道穿越复杂地物快速施工技术专项研究，主要研究内容包括：（1）东茗隧道稳定性区域划分研究；（2）长大隧道邻近建筑物施工控制技术研究；（3）长大隧道快速施工安全步距优化研究；（4）提高长大隧道施工效率的机械化配套技术研究；（5）自吸能低回弹高性能湿喷细石混凝土综合技术研究。

　　结合隧道工程实际，通过资料调研、室内试验、现场实测、数值计算以及工程类比等多种手段，提出了基于不同安全系数分类施工技术方案，研发了一种用于提高隧道光面爆破效果的聚能缓冲装置，研发了二衬环向可折叠可接长的台车模板，提出了一种隧道自吸能低回弹湿喷细石混凝土综合施工技术，将回弹率控制在15%以内。项目研究发表论文10篇，授权专利11项，出版专著1部，申报工法1项。

　　该隧道施工采用台阶法替代全断面法，对安全步距作了调整，辅助工法得到合理优化，将计划工期由30个月缩短至26.6个月。工程实践证明该隧道科研成果可指导现场施工组织，提高隧道施工效率，实现隧道提前贯通。直接成本节约2181.55万元，总成本累计节约6040.00万元(折合每公里331.4万元)，取得显著的经济效益。

　　该项目研究成果获得2021年中国交通运输协会科技进步二等奖，为长大隧道穿越复杂地物提供了技术思路和经验借鉴，促进了隧道工程技术的发展，相关技术可应用于铁路、公路及市政工程矿山法施工隧道工程领域。

项目创新点

　　（1）结合隧道穿越复杂地物特点和实际围岩稳定维度，提出了基于不同安全系数分级施工技术方案，安全系数大于2.0，施工技术方案不做限定;安全系数小于1.0，超前支护做实做强，安全步距取下限;安全系数介于1.0和2.0之间，分级管控。

　　（2）为减少隧道钻爆开挖对邻近建构筑物影响，研发了一种用于提高隧道光面爆破效果的聚能缓冲装置，确保药卷在炮孔内居中，最大限度地保护围岩，降低对邻近建构筑物振动。

　　（3）为实现有仰拱与无仰拱地段不同拱墙衬砌模板形式的快速转换，研发了二衬环向可折叠可接长的台车模板技术。通过该技术应用，可提高混凝土施工质量，加快施工进度，缩短工期。

　　（4）提出了自吸能低回弹高性能湿喷细石混凝土综合技术，采用多元连续微观级配粉体材料和级配良好的细石配制高粘性、低回弹湿喷混凝土，提高了工效，极大地降低了施工成本。

应用案例

　　本项目研究成果已成功运用到杭绍台铁路东茗隧道施工，通过资料调研、现状分析、专家论证、理论分析、数值计算、现场试验等方法，从隧道工作面设置，围岩稳定性划分，施工安全步距确定，近接建筑物施工控制，机械化配套等方面进行研究，探索出一套适用于长大隧道的快速施工方法，相关研究成果成功应用于东茗隧道。实践证明该项目科研成果及时指导了现场施工组织，助推了隧道提前贯通，为杭绍台铁路早日通车奠定了基础，研究成果具有极高的工程应用价值。

　　此外，该项研究成果可以有效加快隧道施工进度，通过对施工技术及辅助措施的优化，缩短了施工工期，极大的节约了建设成本，每公里隧道施工成本节约300多万元，经济效益显著。通过改变设计理念、技术革新和新材料的应用，实现了节能减排和资源再利用，有利于环境保护，符合可持续发展战略，顺应“低碳经济”潮流，推广应用前景广阔。

社会效益与经济效益

　　该项目研究成果取得多项技术创新，应用于施工现场加快了施工进度，取得综合经济效益显著，共计节约成本21815495.79元，每延米隧道施工节约成本1196.93元。

　　此外，依靠先进的机械设备和合理配套，全新的施工工艺以及有效技术方案的实施，隧道施工速度和质量取得了很大程度的提高，东茗隧道中使用大型配套施工机械与常规施工机械的工效之比达到1.5~2.0倍，对加快施工进度具有明显的效果。

　　该项目研究成果具有显著的市场竞争力，综合技术的应用，极大缩短了每一循环的施工时间，提高了工效，改善了现场人员作业环境，使施工潜在风险减小，助推实现了低碳目标，创出了较高的经济和社会效益。