《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》

发布时间:2022-12-30 来源:国铁路网 浏览量:9559 发布者:

获奖项目名称: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。

 

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。