《交通運輸科學(xué)技術(shù)新成果推廣目錄》（２０２０）—第三部分隧道《西秦嶺特長隧道建設(shè)成套技術(shù)及應(yīng)用》

本期項目簡介

完成單位: 中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司、 中鐵十八局集團(tuán)有限公司、 中鐵隧道局集團(tuán)有限公司

主要完成人: 李國良、 李雷、 徐沖、 趙曉勇、 劉建紅、 李寧、 楊木高、 司劍鈞、 劉國慶、靳寶成、 張文達(dá)、 胡必飛、 符亞鵬、 李洋、 薛丹丹

項目簡介

　　(一)項目背景

　　西秦嶺隧道全長28.236km,建設(shè)工期68個月,為控制性工程,位于板塊擠壓結(jié)合部位,埋深大、輔助坑道條件差,工期緊、地質(zhì)復(fù)雜。綜合考慮工程地質(zhì)、施工組織、防災(zāi)救援、設(shè)備適應(yīng)性等因素,進(jìn)口采用鉆爆法、出口采用兩臺直徑10.23m的TBM施工。

　　(二)技術(shù)概況

　　自20世紀(jì)90年代,我國引進(jìn)開敞式TBM成功修建了秦嶺、中天山、磨溝嶺等隧道,但TBM直徑均小于8.8m。國外開敞式TBM亦停留在直徑10m以下的設(shè)備應(yīng)用上,且獨頭掘進(jìn)均未超過15km。西秦嶺隧道建設(shè)通過同步襯砌臺車研發(fā)、多級皮帶機連續(xù)出渣技術(shù)集成、超長距離施工通風(fēng)、構(gòu)建綜合防災(zāi)救援體系等攻關(guān),在TBM直徑、最大月掘進(jìn)、周掘進(jìn)、日掘進(jìn)等指標(biāo)上均創(chuàng)造當(dāng)時世界紀(jì)錄。

　　(三)適用范圍

　　西秦嶺隧道修建成套技術(shù),可廣泛應(yīng)用于硬巖長段落掘進(jìn)的特長鐵路、公路、水工及地鐵項目。其同步襯砌和多級皮帶機連續(xù)出渣等后配套系統(tǒng)研發(fā)成果填補同步襯砌、長距離皮帶機出碴及施工通風(fēng)等設(shè)計施工空白,已形成一整套復(fù)雜地質(zhì)特長TBM掘進(jìn)的安全、快速、高效建設(shè)技術(shù)體系,進(jìn)一步提高我國特長隧道機械化施工水平、大直徑硬巖TBM研發(fā)、制造水平,并為擬建川藏、滇藏等項目修建積累寶貴經(jīng)驗和技術(shù)儲備。

　　(四)獲獎情況

　　已獲授權(quán)專利16項(其中發(fā)明5項),獲省部級工法1項、中施企協(xié)科技創(chuàng)新特等獎,甘肅省科技進(jìn)步二等獎,鐵道學(xué)會科技進(jìn)步一等獎,中國鐵建優(yōu)秀設(shè)計一等獎,國家鐵路局優(yōu)秀設(shè)計一等獎等,在核心期刊發(fā)表論文15篇。

項目創(chuàng)新點

　　(1)建立掘進(jìn)機設(shè)備設(shè)計參數(shù)、可掘進(jìn)性分級標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工成套技術(shù)體系。

　　(2)首創(chuàng)了連續(xù)皮帶機出碴工況下的TBM掘進(jìn)與襯砌的同步施工技術(shù)。

　　(3)研發(fā)了多級級聯(lián)、連續(xù)轉(zhuǎn)運皮帶快速出碴系統(tǒng)。

　　(4)建立了TBM施工20km超長距離通風(fēng)技術(shù)體系。

　　(5)研發(fā)自安全隧道供風(fēng)、豎井排煙的通風(fēng)排煙技術(shù),形成特長隧道的救援站設(shè)計模式;構(gòu)建了完善的防災(zāi)救援設(shè)計技術(shù)體系。

同類項目比較

　　該成果形成了特長隧道設(shè)計、施工等建設(shè)成套技術(shù),推動了TBM的發(fā)展,整體達(dá)到了國際領(lǐng)先水平,創(chuàng)造了大直徑(10.23m)硬巖掘進(jìn)機平均月掘進(jìn)500m、最高842m、連續(xù)掘進(jìn)15郾6km的紀(jì)錄,大大地縮短了建設(shè)工期(見表2-至表4)。

表 2 與國內(nèi)外同類技術(shù)綜合比較

應(yīng)用案例

     西秦嶺特長隧道建設(shè)成套技術(shù)提供了極富價值的參考經(jīng)驗,相關(guān)成果已成果應(yīng)用于大瑞鐵路高黎貢山隧道、南水北調(diào)引漢濟渭引水隧洞、重慶地鐵、青島地鐵,以及馬來西亞海外鐵路項目等多個大型工程項目管理、設(shè)計及施工(圖1至圖3)。

社會效益與經(jīng)濟效益

　　蘭渝鐵路建成后與現(xiàn)有的渝黔鐵路相連,將形成一條連接蘭州—重慶—廣州的南北鐵路干線,成為京廣線、京滬線之外的第三條南北鐵路大動脈,極大促進(jìn)“一帶一路冶沿線的經(jīng)濟和社會發(fā)展。本項目創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用,成功解決了西秦嶺隧道修建難題,其所采用和研發(fā)的TBM及其配套技術(shù)實現(xiàn)了大直徑、快速、長距離、高效施工的目的,三年來節(jié)支5522萬元,新增利潤6797萬元,經(jīng)濟效益顯著。

　　西秦嶺特長隧道的成功建成不僅成為我國鐵路長大隧道建設(shè)的樣板工程,還引起了國內(nèi)外大批業(yè)界人士的高度重視,也為水利水電等其他長大隧道工程建設(shè)起到了良好的示范作用。成果涉及的國內(nèi)外首次成功應(yīng)用的新裝備、新技術(shù)、新工法,促進(jìn)了隧道領(lǐng)域的科技進(jìn)步,推動了TBM產(chǎn)業(yè)發(fā)展,產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟及社會效益。