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长大深埋挤压性围岩铁路隧道设计施工关键技术及应用

 发布时间:2020-03-23  【字体:

       随着国家西部大开发战略和一带一路倡议的实施,一大批国家基础设施工程正在或即将修建,其中长大深埋挤压性围岩铁路隧道工程的建设成为重大工程难题。该类隧道具有地质构造作用强烈、地应力水平极高、流变效应显著等特点,建设面临的主要难题有:一是围岩变形量大(达100300cm),易发生结构压溃、塌方等安全事故;二是变形速率高(达1025cm/d),机理复杂,无成熟的设计方法和变形控制技术,造成投资增加、工期延长,往往成为控制工程;三是变形持续时间长(达数月至数年),结构和道床稳定性难以控制,不能满足铁路轨道毫米级的变形要求,影响运营安全。因此,攻克长大深埋挤压性围岩铁路隧道设计施工技术难题成为西部地区交通建设的迫切需求。

  本项目以10 余项国家、省部级科研课题以及一批重大工程建设项目为依托,100 余位科技人员历经10 余年科研攻关与工程实践,最终攻克了挤压性围岩隧道修建的一系列难题,形成了长大深埋挤压性围岩铁路隧道设计施工关键技术。主要科技创新如下:

  1.创立了挤压性围岩判别标准及变形潜势分级预测方法。揭示了挤压性围岩隧道时-空应力变形演化机理,提出了挤压性围岩的地质判别标准,建立了挤压性围岩隧道变形潜势分级预测方法,为设计、施工及结构安全评价奠定了理论基础。

  2.创建了以全过程变形控制为核心的挤压性围岩隧道设计方法。建立了基于非线性屈曲原理的围岩-支护体系协同作用模型,提出了挤压性围岩隧道结构荷载计算方法,创新了基于适度释放、主动加固、强化支护的挤压性围岩隧道结构体系和设计方法,解决了挤压性围岩隧道结构设计的关键技术难题。

  3.构建了挤压性围岩隧道安全高效变形可控的施工技术体系。提出了基于变形分级的挤压性围岩隧道施工方法,创新了挤压性围岩隧道变形控制施工关键技术,建立了施工变形控制管理标准,为长大深埋挤压性围岩铁路隧道安全、高效、优质建设和运营提供了保障。

  研究成果解决了长大深埋挤压性围岩铁路隧道设计施工关键技术难题,已成功应用于兰武二线乌鞘岭、贵广高铁天平山、兰新高铁大梁、兰渝铁路新城子等60 余项隧道工程,目前还在成兰、敦格等铁路项目隧道工程中推广应用,累计应用总长度超过1,300 公里,经济和社会效益显著。研究成果有力促进了行业科技进步,为今后挤压性围岩隧道,特别是即将开工的川藏铁路超长超大埋深高地应力隧道建造提供了重要技术支撑。获2019年国家科技进步奖二等奖。


世界最大挤压性围岩隧道断面(350 平方米)新城子隧道

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