科技成果

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成果名称: 高烈度震区双洞隧道穿越碎裂岩体施工技术研究

成果登记号: 9612023Y2134

第一完成单位: 中铁二十局集团第二工程有限公司

联 系 人: 李继光

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新技术

技术领域: 现代交通

应用行业: 建筑业

学科分类: 隧道工程(580.1030)

应用状态: 产业化应用

完成人: 何武,刘晓书,孙军,王小波,李继光,王平玉,王群英,潘霄飞,罗世军,牛铭杰,刘杨军,王宏伟,雷岩冰,黄龙,曾一峰

成果简介:

1、项目概况

  雅康高速是国家公路网雅安至新疆叶城联络线(G4218)中的一段,是川藏高速公路的一段。沿线遭遇滑坡、崩塌、岩堆及危岩落石、溜坍、泥石流、岩溶、地震液化等不良地质现象。基本地震动峰值加速度为0.20g,地震基本烈度为Ⅷ度 ,对整个工程建设安全及其进度影响极大。

  本公司承建的前碉2#、3#隧道及大柏牛隧道洞身段岩体表层破碎,围岩稳定性差,发生掉块,滑脱现象。洞口端位于高陡碎裂岩体边坡中,在雨季容易形成滑坡或泥石流。隧道双洞穿越宽达117m的大断层,斜切左右两线主体洞段,导致因断层错动诱发边墙外鼓达1.2m,拱顶下沉0.4m,使隧道轮廓线严重侵限。左右两线中隔墙断层位置附近出现多处大涌水点,致使围岩软化,施工安全风险高。为了解决上述施工技术难题,成立了研发小组对对双洞隧道穿越宽达117m的大断层碎裂岩体施工围岩力学特性进行研究,深入探讨并研究了合理的施工控制技术及参数,为工程安全顺利提供了有力基础。首次结合大断层碎裂岩体实际,运用仿真技术研究了双洞隧道穿越大断层时的爆破振动影响,进而探明了大断层碎裂隧道爆破衰减规律以及碎裂岩层动力特性,为后续爆破振动控制提供了有利保障。首次深入探讨并研究了强震区隧道穿越碎裂围岩岩体灾变特性与灾变模式,并研发了整套强涌水条件下双洞隧道快速施工动态控制技术。首次系统总结提炼了强涌水碎裂岩体隧道大变形控制与换拱施工方法,通过对大变形段进行预先临时加固,以控制围岩的进一步变形使其达到稳定,再对产生的大变形段按设计要求进行扩挖并及时支护,最后及时施做二次衬砌,再整个施工过程中对围岩进行监控量测,确保施工安全。并总结出了“高烈度震区双洞隧道穿越碎裂岩体施工关键技术”成果并在本工程中成功应用,确保了隧道工程的质量及安全。为现场施工提供了科学有效的碎裂岩体治理措施与隧道施工控制技术,该技术研究具有极为重要的理论意义以及实践指导价值,且应用前景广阔。 2016年8月18日通过中铁建股份公司专家技术评审,总体技术达到国际先进水平。并取得发明专利2件,实用新型专利4件该成果获2016年集团公司科技进步奖一等奖;2017年度中国施工企业协会科技成果二等奖2020年度中国公路建设行业协会科技成果二等奖;2022年度陕西省土木建筑科学技术奖特等奖。

2、主要技术内容:

  1)碎裂岩体隧道洞口边仰坡岩体稳定控制技术;(2)穿越大断层碎裂岩体隧道施工灾变模式及其控制技术;(3)碎裂岩体隧道掘进爆破振动及其控制技术;(4)强涌水条件下双洞隧道快速施工技术;(5)碎裂岩体双洞隧道车行横通道安全施工控制技术;(6)强涌水碎裂岩体隧道大变形控制与换拱施工方法;(7)碎裂岩体隧道强震叠加效应及其施工控制技术。

3、技术经济指标

  通过对双洞隧道穿越大断层碎裂岩体施工围岩力学特性进行研究,深入探讨并研究了合理的施工控制技术及参数。并结合大断层碎裂岩体实际,运用仿真技术研究了双洞隧道穿越大断层时的爆破振动影响,探明大断层碎裂隧道爆破衰减规律以及碎裂岩层动力特性。探究了强震区隧道穿越碎裂围岩岩体灾变特性与灾变模式,研发了整套强涌水条件下双洞隧道快速施工动态控制技术。最终形成了《高烈度震区双洞隧道穿越碎裂岩体施工技术》研究成果在四川雅康高速公路前碉2#、3#以及大柏牛隧道得到成功运用,确保施工安全、质量,以及合同工期的实现,经济效益显著,产生直接经济效益960万元。工期提前40天。

4、应用推广及效益情况  

  本项目研究依托雅康高速公路前碉2#、3#隧道及大柏牛高烈度震区双洞隧道穿越碎裂岩体施工过程中,针对碎裂围岩、大涌水、大断层以及双洞隧道本身结构及其施工条件,研究总结形成“高烈度震区双洞隧道穿越碎裂岩体施工关键技术”成果并在2#、3#以及大柏牛隧道成功应用,解决了碎裂岩体中出现大涌水且突发大变形条件下隧道施工难题,效果极为显著。确保隧道工程的质量及安全,保护了自然环境,节约了成本,产生直接经济效益960万元。为高烈度震区双洞隧道穿越碎裂岩体施工提供了成功经验,经济、社会及环保效益显著。可广泛应用于隧道及地下工程、矿山、水利隧洞等工程,应用前景广阔。