《交通運(yùn)輸科學(xué)技術(shù)新成果推廣目錄》（２０２０）—第三部分隧道《?城區(qū)超大斷面公路隧道建設(shè)安全保障關(guān)鍵技術(shù)》?

本期項(xiàng)目簡介

完成單位: 山東省路橋集團(tuán)有限公司、 山東大學(xué)、 中南大學(xué)

主要完成人: 張濤、 劉洪亮、 呂新建、 王旌、 伍毅敏、 成帥、 于超群、 孫尚渠、 郝廣偉、董光彬

項(xiàng)目簡介

　　隨著我國城市化進(jìn)程的加快,交通運(yùn)輸量迅猛增長,現(xiàn)有道路承載力不足,交通擁堵問題愈發(fā)突出,每年造成經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)2500億元,老舊線路改擴(kuò)建、高等級公路修建勢在必行,以單洞四車道為代表的超大斷面隧道應(yīng)運(yùn)而生。然而,大斷面開挖極易導(dǎo)致隧道圍巖自穩(wěn)能力下降,誘發(fā)隧道圍巖坍塌等重大工程災(zāi)害,嚴(yán)重威脅隧道施工人員生命安全。因此,開展城區(qū)超大斷面公路隧道安全保障關(guān)鍵技術(shù)研究,對保障現(xiàn)場人員與設(shè)備安全具有重大意義。

　　京滬高速、濟(jì)南繞城高速連接線工程是世界上建設(shè)規(guī)模最大、數(shù)量最多的雙洞八車道超大斷面公路隧道群,沿線穿越多條接觸蝕變帶、巖溶發(fā)育帶、斷層破碎帶,隧道斷面面積超過

　　219.8m2,存在隧道跨度大、埋深淺、地質(zhì)條件復(fù)雜等施工難題,隧道安全建設(shè)面臨巨大挑戰(zhàn)。本項(xiàng)目針對城區(qū)超大斷面隧道建設(shè)中存在的問題,以濟(jì)南建設(shè)的世界最大規(guī)模雙向八車道超大斷面公路隧道群工程為依托,由3家單位聯(lián)合攻關(guān),歷時(shí)4年,對超大斷面隧道施工力學(xué)行為與工法優(yōu)化、超大斷面隧道防排水設(shè)計(jì)與施工技術(shù)、超大斷面隧道機(jī)械化配套與安全風(fēng)險(xiǎn)管控3個方面進(jìn)行系統(tǒng)研究,形成了一套系統(tǒng)完整的城區(qū)超大斷面公路隧道建設(shè)安全保障技術(shù)體系。

　　本項(xiàng)目獲獎情況:

　　(1)2018年,中國公路勘察設(shè)計(jì)協(xié)會頒發(fā)的2018年度公路交通優(yōu)秀勘察設(shè)計(jì)獎一等獎;

　　(2)2018年,交通運(yùn)輸部、應(yīng)急管理部頒發(fā)的2016-2017年度公路水運(yùn)建設(shè)“平安工程冶;

　　(3)2018年,山東省總工會授予“山東省工人先鋒號冶;

　　(4)2018年,獲山東高速集團(tuán)有限公司2017年度“董事長特別獎冶;

　　(5)本項(xiàng)目形成行業(yè)工法6項(xiàng),授權(quán)發(fā)明專利16項(xiàng)、實(shí)用新型專利13項(xiàng),出版論著3部,發(fā)表論文72篇

項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

　　創(chuàng)新點(diǎn)一:解決了超大斷面隧道圍巖變形機(jī)理與施工方法設(shè)計(jì)難題揭示了超大斷面隧道施工過程變形破壞規(guī)律,提出了超大斷面隧道圍巖穩(wěn)定狀態(tài)判識方法,建立了堅(jiān)硬地層、導(dǎo)洞轉(zhuǎn)正洞及軟弱地層及特殊段的超大斷面隧道安全高效施工工法,為超大斷面隧道安全高效施工提供了科學(xué)依據(jù)。

　　創(chuàng)新點(diǎn)二:破解了超大斷面隧道防排水設(shè)計(jì)與滲漏水施工過程控制難題揭示了隧道防排水系統(tǒng)經(jīng)時(shí)失效機(jī)制,創(chuàng)新了柔堵強(qiáng)排的防排水理念和設(shè)計(jì)方法,形成了可維護(hù)防排水系統(tǒng)及其施工方法,為溶蝕地層超大斷面隧道水害防控提供了科學(xué)依據(jù)。

　　創(chuàng)新點(diǎn)三:突破了超大斷面隧道機(jī)械化施工及風(fēng)險(xiǎn)管控技術(shù)難題研發(fā)了系列超大斷面隧道機(jī)械化施工裝備,形成了超大斷面隧道風(fēng)險(xiǎn)源三階段全過程探查技術(shù)體系,開發(fā)了超大斷面隧道施工全過程風(fēng)險(xiǎn)動態(tài)管理系統(tǒng),為超大斷面隧道工程風(fēng)險(xiǎn)管控提供了借鑒。

同類項(xiàng)目比較

本項(xiàng)目成果與國內(nèi)外相關(guān)研究對比情況如表 1所示。

應(yīng)用案例

　　(1)濟(jì)南繞城高速濟(jì)南連接線工程采用本項(xiàng)目研究成果,運(yùn)用超大斷面隧道分部開挖技術(shù),提高了圍巖穩(wěn)定性,采用溶蝕區(qū)超大斷面隧道網(wǎng)絡(luò)式一體化排水系統(tǒng),解決了巖溶隧道防排水系統(tǒng)維護(hù)效率低下等難題,近兩年節(jié)省隧道災(zāi)害處置費(fèi)6745萬元。

　　(2)京滬高速濟(jì)南連接線工程采用本項(xiàng)目研究成果,運(yùn)用溶蝕區(qū)超大斷面隧道網(wǎng)絡(luò)式一體化排水系統(tǒng)和施工縫可維護(hù)防水結(jié)構(gòu)及其施工方法,為灰?guī)r地層隧道防水設(shè)計(jì)優(yōu)化和施工安全控制提供技術(shù)支持,有效避免了隧道災(zāi)害的發(fā)生,近兩年節(jié)省隧道災(zāi)害處置費(fèi)8790萬元。

　　(3)泰東高速公路項(xiàng)目采用本項(xiàng)目“超大斷面硬巖隧道分部開挖與導(dǎo)洞轉(zhuǎn)正洞段施工技術(shù)冶,運(yùn)用超大斷面隧道導(dǎo)洞轉(zhuǎn)正洞全斷面兜頂施工工法和超大斷面隧道硬質(zhì)地層的分部協(xié)調(diào)施工工法,提高拱頂圍巖支護(hù)強(qiáng)度,降低圍巖松動塌落失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn),有效地保證施工安全,實(shí)現(xiàn)了硬質(zhì)圍巖超大斷面隧道的安全快速施工,近兩年節(jié)省隧道災(zāi)害處置費(fèi)10900萬元。

　　(4)濟(jì)泰高速公路項(xiàng)目采用本項(xiàng)目“軟巖隧道定型化內(nèi)撐環(huán)拱加固支護(hù)施工技術(shù)冶,運(yùn)用以定型化內(nèi)撐環(huán)拱架、伸縮式鋼架頂撐和移動臨時(shí)支撐架為核心的新型移動式臨時(shí)支護(hù)裝備,解決了軟弱圍巖隧道加固支護(hù)裝備及配套工藝施工效率低的難題,保障了隧道安全施工,提升了隧道施工效率,節(jié)約了施工成本,近兩年節(jié)省隧道災(zāi)害處置費(fèi)11200萬元。

社會效益與經(jīng)濟(jì)效益

　　(一)經(jīng)濟(jì)效益

　　本項(xiàng)目總投資額為2700萬元人民幣,回收期2年。節(jié)支總額情況見表2。

　　(二)社會效益

　　項(xiàng)目成果成功解決了京滬高速濟(jì)南連接線工程等一大批重難點(diǎn)工程30余條隧道的快速安全施工難題,保障了人員生命財(cái)產(chǎn)安全,產(chǎn)生了顯著的社會效益。本項(xiàng)目共計(jì)培養(yǎng)研究生26名,專業(yè)技術(shù)人才20余名,舉辦了多次全國技術(shù)培訓(xùn)交流會,對于本領(lǐng)域人才培養(yǎng)作出了重要貢獻(xiàn),在隧道建設(shè)領(lǐng)域起到了重要的引領(lǐng)與示范作用。