《交通運(yùn)輸科學(xué)技術(shù)新成果推廣目錄》（２０２1）第二部分—隧道工程篇《京張高鐵八達(dá)嶺長城地下車站綜合修建技術(shù)》

本期項目簡介

完成單位：中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司、中鐵五局集團(tuán)有限公司、中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司、北京交通大學(xué)、西南交通大學(xué)、清華大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、中國鐵路經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院有限公司

主要完成人：趙勇、陳彬、呂剛、張民慶、岳嶺、田四明、夏真榮、劉建友、肖承倚、劉方、房倩、李鵬飛、安哲立、祝文君、李享濤、蔣思、郭曉晗、羅都顥、孫行、趙琳、彭仁軍、胡晶、李汶京、曹永剛、譚冬梅

項目簡介

　　新建京張高鐵是北京冬奧會交通保障線，是京津冀一體化重要經(jīng)濟(jì)服務(wù)線，是百年京張鐵路文化傳承線，是世界上首條智能高鐵工程示范線。八達(dá)嶺長城地下站是京張高鐵控制性工程，是我國第一座深埋暗挖站隧一體高速鐵路車站,具有埋深大、跨度大、洞室密集、環(huán)保要求嚴(yán)格等特點(diǎn)，是目前世界上“建設(shè)規(guī)模最大、埋深最大、開挖跨度和斷面面積最大、洞室結(jié)構(gòu)最復(fù)雜”的地下暗挖高鐵車站工程，代表了高速鐵路地下站隧工程建造技術(shù)的新高度。

　　本項目依托京張高鐵新八達(dá)嶺隧道及八達(dá)嶺長城站，綜合多種研究手段，經(jīng)8年多研究工作，提出了大型暗挖群洞地下車站建筑設(shè)計理念和環(huán)境營造技術(shù)，創(chuàng)建了大型深埋地下車站防災(zāi)救援技術(shù)體系，提出了長壽命地下巖體工程構(gòu)建技術(shù)，構(gòu)建了地下大空間自穩(wěn)定結(jié)構(gòu)設(shè)計施工成套技術(shù)，解決了地下火車站防災(zāi)救援、環(huán)境控制、耐久性設(shè)計、超大跨隧道和洞室群隧道建造技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)難題，形成了深埋地下車站設(shè)計施工成套修建技術(shù)。

　　課題成果使我國掌握了Ⅴ級軟弱圍巖單拱跨度30m以上超大跨隧道的修建技術(shù)；掌握了最小凈距2.27m的密集洞室群的修剪技術(shù)；掌握了深埋達(dá)到100m以上的地下高鐵車站的防災(zāi)救援疏散技術(shù)和深埋車站候車舒適環(huán)境營造技術(shù)。

　　研究成果已成功應(yīng)用于京張高鐵八達(dá)嶺長城站，還在川藏鐵路、成達(dá)萬鐵路等工程中推廣應(yīng)用，取得了顯著的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會效益。通過本項目研究，建立了我國超大跨隧道和洞室群隧道建造理論和技術(shù)體系，取得了系列發(fā)明專利、國家級工法、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等成果，研究成果經(jīng)院士專家組評審鑒定達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，對今后超大跨隧道和洞室群隧道建設(shè)具有重要價值，獲得2021年度中國交通運(yùn)輸協(xié)會科學(xué)技術(shù)特等獎。

項目創(chuàng)新點(diǎn)

　?。?）創(chuàng)建了多層密集洞群地下車站新模式及洞群修建技術(shù)。提出了三層三縱群洞地下車站布置模式，提出了應(yīng)力流守恒原理及洞室群隧道布置方法，研發(fā)了小凈距密集洞室群微震微損傷精準(zhǔn)爆破技術(shù)，制定了洞室群隧道結(jié)構(gòu)爆破振動控制標(biāo)準(zhǔn)。

　?。?）研發(fā)了30m級超大跨隧道修建技術(shù)。構(gòu)建了超大跨隧道一噴雙錨的主動支護(hù)體系，提出了超大跨隧道構(gòu)件化設(shè)計方法，創(chuàng)建了超大跨隧道“品”字形開挖工法，提出了超大跨隧道變形分步控制理論及控制標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建了圍巖為承載主體的長壽命結(jié)構(gòu)體系。

　?。?）提出了深埋地下車站環(huán)境營造及防災(zāi)救援技術(shù)。探明了地下車站聲、光、風(fēng)、溫等環(huán)境特點(diǎn)，提出了地下車站舒適環(huán)境的構(gòu)建技術(shù)；探明了深埋車站客流特征，首次提出了流線三分離的流線設(shè)計方案；揭示了地下車站煙氣擴(kuò)散、通風(fēng)、煙氣溫度和能見度分布的規(guī)律，提出了地下車站安全快速防災(zāi)救援疏散模式，建立了三維可視化防災(zāi)救援疏散智能指揮系統(tǒng)。

　?。?）建立了下穿長城古建筑微震爆破技術(shù)和下穿風(fēng)景名勝區(qū)環(huán)境保護(hù)技術(shù)。提出了風(fēng)景名勝區(qū)地下車站出入口的消隱設(shè)計方法，研發(fā)了下穿風(fēng)景名勝區(qū)隧道清污分離的防排水技術(shù)，提出了風(fēng)景名勝區(qū)隧道施工污水和粉塵處理技術(shù)。

應(yīng)用案例

　　本課題的研究成果已成功應(yīng)用于京張高鐵八達(dá)嶺長城站的建設(shè)中。該車站采用深埋下穿的方式大幅度減少了施工和運(yùn)營對長城歷史文物和景區(qū)自然環(huán)境的影響；設(shè)計了三層三縱的群洞方案，利用群洞之間的巖墻巖板隔離高速列車過站的噪聲和氣動效應(yīng)，并防止火災(zāi)工況煙氣蔓延，為乘客提供了安全、舒適的候車環(huán)境；采用了蜂窩狀群洞結(jié)構(gòu)，利用群洞之間巖墻巖板的承載作用，大幅度提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低了隧道支護(hù)成本和工程造價；采用圍巖自承載的結(jié)構(gòu)設(shè)計理念和方法，將圍巖作為結(jié)構(gòu)承載主體，充分利用巖石的超長耐久性特點(diǎn)，并研制了長壽命混凝土，提高了地下車站工程設(shè)計使用年限；利用深埋巖體恒溫恒濕的特點(diǎn)和隧道內(nèi)列車的活塞風(fēng)，取消了車站的空調(diào)系統(tǒng)，減少了機(jī)械通風(fēng)量，大幅度降低了運(yùn)營期能耗。研究成果解決了八達(dá)嶺長城站面臨的埋深及提升高度大、疏散救援困難、環(huán)保要求嚴(yán)格、兩端隧道跨度大，地質(zhì)條件復(fù)雜、群洞布局?jǐn)嗝婧凸ぷ髅娑嘁约斑\(yùn)輸困難等諸多關(guān)鍵技術(shù)難題，僅用3年的時間就完成了長度12km的隧道和面積3.6萬m2的地下車站的施工，保障了京張高鐵按期順利開通，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

　　本課題研究成果目前正在川藏鐵路、成達(dá)萬鐵路等鐵路工程地下火車站中推廣應(yīng)用，我國西南山區(qū)地面土地資源稀缺，地下火車站具有廣闊的應(yīng)用前景。

地下車站透視圖

社會效益與經(jīng)濟(jì)效益

　　研究成果攻克了高鐵軟弱圍巖超大跨、深埋密集洞群等地下站隧修建關(guān)鍵技術(shù)，開啟了高鐵智能建造新篇章；解決了在世界文化遺產(chǎn)核心區(qū)建造超大體量地下工程文環(huán)保技術(shù)難題，貫徹了綠水青山發(fā)展理念；構(gòu)建了安全便捷舒適的地下站隧環(huán)境，顯著提升了八達(dá)嶺景區(qū)游客交通體驗，有力有效保障了冬奧會運(yùn)輸服務(wù)，踐行了“以人民為中心”的宗旨；傳承了百年京張民族自強(qiáng)文化，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)、社會文化、生態(tài)環(huán)境效益。