《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《重载铁路小断面特长隧道快速施工关健技术》

发布时间:2023-01-08 来源:国铁路网 浏览量:8560 发布者:国铁路网

获奖项目名称:重载铁路小断面特长隧道快速施工关健技术

完成单位:中铁十六局集团有限公司、中铁十六局集团第四工程有限公司、中铁十六局集团第五工程有限公司;

主要完成人:马  栋、闫  肃、王武现、李子强、李卫兵、张胜利、宋青波、李伟萍、张  奇、陈胜旺。

 

项目简介

  《重载铁路小断面特长隧道快速施工关健技术》的研究成果以崤山隧道为研究背景。蒙华铁路是世界上一次建成的最长的重载铁路运煤专线,为国家Ⅰ级干线。崤山隧道设计为双洞单线隧道,左线隧道全长22751m,右线隧道全长22771m,为蒙华铁路全线第一长隧道,是世界上最长的重载铁路隧道,在国内隧道长度排行榜中位居第五。地质构造及水文条件复杂,石质破碎,地下水丰富,沿线穿越21条断层破碎带,为一级高风险隧道,是蒙华铁路的重难点控制工程。崤山隧道具有独头掘进距离长、开挖断面小、结构整体性要求高的特点,且全隧开挖贯通时间为43个月,工期紧张,施工任务艰巨,如何保证隧道的快速施工,是崤山隧道的重中之重。

  主要技术难题:

  (1)崤山隧道为蒙华铁路第一长隧,如何减少隧道施工时遇到不同围岩时开挖工序转换的时间,确保隧道通风、排水效果,保证隧道的快速施工是崤山隧道的重中之重;

  (2)崤山隧道洞身穿越21条断层,地质条件较为复杂,重载铁路小断面软弱围岩开挖、变形控制难;

  (3)重载铁路对仰拱的承载能力以及衬砌结构的整体性要求很高,施工质量控制难度大。

  该项目申请专利16项(其中发明专利10项),目前授权发明专利4项,实用新型专利6项,发表科技论文14篇,成果总体上达到了国际先进水平,小断面隧道长距离独头串联接力通风技术达到国际领先水平。该成果成功解决了不同围岩下特长小断面隧道施工速度慢、通风不畅、重载铁路隧道仰拱及衬砌施工质量控制不佳等一系列问题,为我国重载铁路隧道,尤其是特长小断面重载铁路的建设提供了可靠的宝贵经验和借鉴。

 

项目创新点

  (1)小断面特长隧道机械化快速施工关键技术。提出了长距离隧道独头串联接力通风技术,保证了特长隧道施工的通风效果,提升隧道内施工作业环境;研发了全自动液压自行式履带栈桥,增大了施工步距,实现了小断面隧道仰拱快速施工,减少仰拱后期病害。

  (2)小断面软弱围岩变形控制快速施工关键技术。提出了基于微台阶开挖法的上下台阶带仰拱同步施工技术,实现了初期支护快速封闭成环,提高了结构安全;提出了软弱围岩协调变形支护控制变形理念和配套技术,研发早强混凝土的配方,达到了软弱围岩早强快支护的工程要求;建立了台阶法施工预留变形量预测控制标准及监测预警系统,实现了软弱围岩快速安全施工的信息化管理。

  (3)重载特长隧道二次衬砌质量控制关键技术。研发了基于聚能水压光面爆破的周边眼装药结构及其方法,创新了硬质围岩开挖施工技术;构建了重载铁路隧道衬砌施工质量控制成套技术,开发了隧道二次衬砌质量缺陷预防控制施工工法,进行逐窗口投料、逐层振捣、采用液位报警器、带模注浆、跟管养护,降低了衬砌质量缺陷。

 

应用案例

  蒙华铁路重点4标崤山隧道,全长22.771km,设计为双洞单线隧道,地质构造及水文条件极为复杂,石质破碎、地下水丰富,沿线穿越21条断层破碎带,最大埋深达500m,安全质量控制难度大,施工风险等级为一级高风险,是蒙华铁路全线最长隧道和重难点控制性工程。

  通过技术创新,第一长隧崤山隧道于2018年8月贯通,比合同工期提前3个月贯通,标志着全线头号控制工程取得重大突破,为蒙华铁路如期建成通车打下坚实基础。

 

  崤山隧道建成通车图

 

社会效益与经济效益

  通过“重载铁路小断面特长隧道快速施工关健技术”的研究与应用,加快了循环进尺,提高了出渣运输效率,缩短了通风时间,加快了施工进度,减少了火工品消耗,节能环保,对今后类似特长隧道快速施工和节省成本借鉴性极强,社会效益显著。在聚能水压光面爆破、小断面串联接力通风以及节约工期等方面,节约成本5295万元。

 

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。