長大深埋擠壓性圍巖鐵路隧道設計施工關鍵技術及應用

發布時間:2020-03-23 【字體:

       隨著國家西部大開發戰略和一帶一路倡議的實施,一大批國家基礎設施工程正在或即將修建,其中長大深埋擠壓性圍巖鐵路隧道工程的建設成為重大工程難題。該類隧道具有地質構造作用強烈、地應力水平極高、流變效應顯著等特點,建設面臨的主要難題有:一是圍巖變形量大(達100300cm),易發生結構壓潰、塌方等安全事故;二是變形速率高(達1025cm/d),機理復雜,無成熟的設計方法和變形控制技術,造成投資增加、工期延長,往往成為控制工程;三是變形持續時間長(達數月至數年),結構和道床穩定性難以控制,不能滿足鐵路軌道毫米級的變形要求,影響運營安全。因此,攻克長大深埋擠壓性圍巖鐵路隧道設計施工技術難題成為西部地區交通建設的迫切需求。

  本項目以10 余項國家、省部級科研課題以及一批重大工程建設項目為依托,100 余位科技人員歷經10 余年科研攻關與工程實踐,最終攻克了擠壓性圍巖隧道修建的一系列難題,形成了長大深埋擠壓性圍巖鐵路隧道設計施工關鍵技術。主要科技創新如下:

  1.創立了擠壓性圍巖判別標準及變形潛勢分級預測方法。揭示了擠壓性圍巖隧道時-空應力變形演化機理,提出了擠壓性圍巖的地質判別標準,建立了擠壓性圍巖隧道變形潛勢分級預測方法,為設計、施工及結構安全評價奠定了理論基礎。

  2.創建了以全過程變形控制為核心的擠壓性圍巖隧道設計方法。建立了基于非線性屈曲原理的圍巖-支護體系協同作用模型,提出了擠壓性圍巖隧道結構荷載計算方法,創新了基于適度釋放、主動加固、強化支護的擠壓性圍巖隧道結構體系和設計方法,解決了擠壓性圍巖隧道結構設計的關鍵技術難題。

  3.構建了擠壓性圍巖隧道安全高效變形可控的施工技術體系。提出了基于變形分級的擠壓性圍巖隧道施工方法,創新了擠壓性圍巖隧道變形控制施工關鍵技術,建立了施工變形控制管理標準,為長大深埋擠壓性圍巖鐵路隧道安全、高效、優質建設和運營提供了保障。

  研究成果解決了長大深埋擠壓性圍巖鐵路隧道設計施工關鍵技術難題,已成功應用于蘭武二線烏鞘嶺、貴廣高鐵天平山、蘭新高鐵大梁、蘭渝鐵路新城子等60 余項隧道工程,目前還在成蘭、敦格等鐵路項目隧道工程中推廣應用,累計應用總長度超過1,300 公里,經濟和社會效益顯著。研究成果有力促進了行業科技進步,為今后擠壓性圍巖隧道,特別是即將開工的川藏鐵路超長超大埋深高地應力隧道建造提供了重要技術支撐。獲2019年國家科技進步獎二等獎。


世界最大擠壓性圍巖隧道斷面(350 平方米)新城子隧道

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