蒙华（现更名为浩吉）铁路是世界上一次建成通车里程最长的重载煤运铁路，是国家北煤南运的铁路大通道，线路全长1814.5km，隧道228座，累计460km，其中黄土隧道58座，累计159.1km。陕西省境内黄土隧道共51座，长度148km，均位于陕北黄土高原梁峁区，穿越第四系地层的砂质新黄土、黏质老黄土、粉质黏土等，具有地形复杂、含水率高、超深埋变形大等工程特点，建设风险高。中铁二十局集团针对施工中出现的软岩大变形洞内坍塌、地表沉陷等诸多施工难题，联合西南交通大学、成都天佑智隧科技有限公司、浩吉铁路股份有限公司成立科技攻关小组，开展了围岩稳定性、支护体系优化及建造关键技术的系统性研究，形成了“蒙华铁路黄土隧道轻型支护体系及建造关键技术”科技成果。   
   1、关键技术及创新点   
   （1）首次提出了黄土隧道围岩稳定性三度空间理论。提出了隧道围岩稳定性随埋深存在“非稳-稳定-非稳”三个特征，划分了对应埋深为“浅-深-超深”、支护难易程度为“难(DI)-易(E)-难(DII)”，通过极限状态法数值计算并结合实际给出了不同含水率下的埋深界限，为轻型支护体系奠定了理论基础。其中，以围岩稳定性安全系数1.0为判定指标，当黄土含水率在10%~25%时，理想状态下，黄土隧道的浅-深埋临界埋深为H1=19~50m、深-超深埋临界埋深为H2=90~120m。   
   （2）首次建立了黄土隧道轻型支护体系。揭示了围岩压力以形变压力为主和支护小偏心受压为主的受力特征，提出取消传统上的系统锚杆与型钢钢架，仅采用“格栅钢架+网喷混凝土+限阻器（仅超深埋采用）”形成各空间的轻型支护体系。其中，浅埋空间在辅助措施的基础上采用“格栅钢架+网喷混凝土”支护，深埋空间采用“格栅钢架+网喷混凝土”支护，超深埋空间采用“限阻器+格栅钢架+网喷混凝土”支护。   
   （3）优化了深埋黄土隧道支护技术。试验验证了全面取消系统锚杆、格栅钢架替代型钢钢架的可行性，并对四肢8字结形式的格栅钢架的主腹筋、焊缝等设计参数以及构造形式进行了轻量化优化，节省了施工材料消耗、提高了施工效率。其中，格栅钢架腹筋直径由14mm优化为10mm、靠围岩侧主筋直径由22mm优化为16mm、焊缝长度由7cm优化为3cm，构型可进一步优化为三肢三角撑和四肢变腹筋。   
   （4）创立了超深埋黄土隧道限阻耗能型支护技术。利用围岩与支护的峰后承载性能，研发了性能和种类齐全的、具有恒阻大变形特性的限阻器族，基于钢板型限阻器建立了黄土隧道限阻耗能型支护的设计与施工方法，解决了超深埋黄土隧道支护难题。其中，钢板型限阻器由厚6~8mm、高28cm、间距10~15cm的竖向限阻钢板与横向连接板焊接而成，环向设置于受力关键部位形成限阻耗能型支护，限阻器在环向上与格栅钢架栓接、与喷射混凝土采用连接筋相连，在纵向上通过连接板帮焊形成整体。  
   （5）提出了轻型支护体系施工控制技术。提出了满足轻型支护体系实施所需的构件加工和结构施工的配套设备、施工工法与变形控制标准，全面提升了黄土隧道建造的安全性、高效性与经济性。其中超深埋空间支护允许变形最大调至300mm、速率30mm/d，限阻器封闭压缩变形指标设定为15cm。   
   2、成果评价及鉴定情况   
   2022年6月27日，经陕西省土木建筑学会组织的专家评价，专家委员会一致认为，该成果整体达到国际先进水平，其中限阻耗能型支护技术达到国际领先水平。主要评价意见如下：   
   （1）提出了按围岩稳定性划分不同含水率下黄土隧道浅-深-超深的埋深界限，揭示了围岩压力和支护内力的分布特征，建立了“格栅钢架+网喷混凝土+限阻器（仅超深埋采用）”的轻型支护体系。   
   （2）研发了具有恒阻大变形特性的限阻器，建立了基于限阻器的耗能型支护体系的设计与施工方法，解决了超深埋黄土隧道支护难题。   
   （3）提出了满足轻型支护体系实施所需的机械化集成配套设施及其技术参数、施工工法与变形管理控制标准，全面提升了黄土隧道建造的安全性、高效性、经济性和低碳性。   
   3、取得的成果   
   授权发明专利13项、实用新型专利20项、省部级工法11项，发表核心以上学术论文12篇，出版专著4部，培养研究生6人。   
   4、经济社会效益   
   本项目提出了新的支护理论、研发了新的产品、形成了新的技术，成功解决了黄土隧道施工难题，在保证施工安全的同时提升了施工效率、减少了施工成本，实现了蒙华铁路黄土隧道的安全、高效、低碳建设。本项目成果提升了隧道施工安全，实现了零伤亡的安全管控要求；提高了施工工效、减轻了劳动作业强度和人员投入，综合工效提高33.3%；减少了资源投入，实现减排11万吨；采取零刷坡进洞，减少对原地形的破坏；利用隧道弃渣与地方政府共建高标准农田，实现造地1080亩，保护了生态环境，减少了排放。