《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《軟弱圍巖大跨度全斷面機(jī)械化快速施工成套技術(shù)研究》

完成單位：中交二公局第六工程有限公司

主要完成人：鄭俞、黃維科、林朝、陳加寶、延雷、馬建云、郭磊、張利斌、葉坤、張小立、王立偉、魯金鵬、孫喜松、周陽(yáng)、楊剛平

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

（一）項(xiàng)目背景

貴黃高速處于黔中經(jīng)濟(jì)區(qū)貴陽(yáng)--都勻--凱里城鎮(zhèn)帶和產(chǎn)業(yè)帶上，直接連接貴陽(yáng)城市核心區(qū)、龍里、貴定縣、福泉市等黔中經(jīng)濟(jì)區(qū)重要城市節(jié)點(diǎn)；連接的甕安--福泉磷煤電一體化循環(huán)經(jīng)濟(jì)園，是貴州省重點(diǎn)打造的千億級(jí)示范培育園區(qū)；項(xiàng)目起點(diǎn)有省委省政府規(guī)劃的“雙龍臨空經(jīng)濟(jì)區(qū)”，是重點(diǎn)以臨空核心產(chǎn)業(yè)、臨空關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)和特色優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)為發(fā)展方向，建設(shè)成為以“內(nèi)陸開(kāi)放、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、生態(tài)文明”為內(nèi)涵和特色的高端產(chǎn)業(yè)功能聚集區(qū)。本項(xiàng)目是黔中經(jīng)濟(jì)區(qū)東出長(zhǎng)株潭城市群和長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)區(qū)最近捷的高速公路主通道，項(xiàng)目實(shí)施有利于提高主通道對(duì)黔中經(jīng)濟(jì)區(qū)的輻射帶動(dòng)作用，支撐區(qū)域工業(yè)化和新型城鎮(zhèn)化快速發(fā)展。

（二）技術(shù)概況

貴黃高速公路項(xiàng)目第九合同段由中交二公局第六工程有限公司承建，龍昌隧道位于黔南州福泉市龍昌鎮(zhèn)，隧道左右幅起點(diǎn)樁號(hào)K59+100，終點(diǎn)樁號(hào)K61+270，長(zhǎng)度2170米；為貴黃高速九大控制性工程之一。

隧道采用單洞三車(chē)道，全線(xiàn)單向縱坡為2.45%，橫坡為- 4%?2%，設(shè)計(jì)時(shí)速 100km/h，隧道洞身穿越地段以灰?guī)r、白云巖為主，存在巖溶、突泥突水等不良地質(zhì)情況，其中V級(jí)圍巖310米，占總長(zhǎng)7.1%，IV級(jí)圍巖4030米，占總長(zhǎng)的92. 9%；隧址區(qū)場(chǎng)區(qū)地處貴州高原東部斜坡地帶，受溶蝕-侵蝕影響，地形條件復(fù)雜，屬淺切割的溶蝕-侵蝕低山地貌；最大埋深140.297m。

（三）適用范圍

該技術(shù)主要適用于公路隧道IV-V級(jí)軟弱圍巖大斷面機(jī)械化施工，充分發(fā)揮機(jī)械化施工的優(yōu)勢(shì)，做到“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”，達(dá)到“本質(zhì)安全”的目的。

（四）獲獎(jiǎng)情況

1.被中國(guó)交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)評(píng)價(jià)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平；

2.中國(guó)公路學(xué)會(huì)第二屆微創(chuàng)新大賽金獎(jiǎng)；

3.編制貴州省施工技術(shù)指南1項(xiàng)《基于鉆爆法的公路隧道機(jī)械化施工技術(shù)指南》

4.貴州省工法2項(xiàng)；

5.授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利4項(xiàng)，實(shí)用新型專(zhuān)利12項(xiàng)；

6.軟件著作權(quán)2項(xiàng)；

項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

在根據(jù)隧道圍巖特性模擬的基礎(chǔ)上將臺(tái)階法開(kāi)挖優(yōu)化為大斷面開(kāi)挖，便于開(kāi)展機(jī)械化作業(yè)，引入歐標(biāo)SN錨桿施工，強(qiáng)化系統(tǒng)錨桿質(zhì)量，加強(qiáng)了初支安全性。

“9+N”設(shè)備高度配合隧道建設(shè)施工系統(tǒng)，即使9種專(zhuān)用隧道施工機(jī)械設(shè)備與其他多種輔助隧道施工機(jī)械設(shè)備有機(jī)搭配、密切配合，根據(jù)單個(gè)機(jī)械設(shè)備完成工序的內(nèi)容、時(shí)間，科學(xué)規(guī)劃設(shè)備進(jìn)場(chǎng)時(shí)間，充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的使用性能，提高隧道的施工速度，保證隧道的施工質(zhì)量。

1.施工理念創(chuàng)新

基于新奧法、新意法等隧道基礎(chǔ)理論，嚴(yán)格落實(shí)掌子面穩(wěn)定性判識(shí)和超前加固措施，改進(jìn)滿(mǎn)足大斷面機(jī)械化施工的施工條件，在合理配置成套施工機(jī)械、工裝設(shè)備條件下，發(fā)揮了機(jī)械化施工的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)發(fā)揮錨桿應(yīng)力拱的效應(yīng)，初支混凝土強(qiáng)度等較強(qiáng)的支護(hù)措施，更充分地體現(xiàn)和落實(shí)設(shè)計(jì)意圖。

2.設(shè)備創(chuàng)新

項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)公路隧道施工中首次提出了“9+N”全套機(jī)械化施工，以“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人和本質(zhì)安全”的施工思路。

3.工藝創(chuàng)新

在根據(jù)隧道圍巖特性模擬的基礎(chǔ)上將臺(tái)階法開(kāi)挖優(yōu)化為大斷面開(kāi)挖，便于開(kāi)展機(jī)械化作業(yè)，引入歐標(biāo)SN錨桿施工，強(qiáng)化系統(tǒng)錨桿質(zhì)量，加強(qiáng)了初支安全性，我們?cè)邶埐淼酪霘W標(biāo)SN錨桿。

SN型錨桿系一種適用于多裂隙巖石、被鉆孔破壞的巖石以及非均質(zhì)的不良巖石的全長(zhǎng)錨固錨桿。這種錨桿，采用奧地利MAT400NT凈漿注漿機(jī)先往孔內(nèi)注稠度較大的水泥凈漿，然后再將錨桿插入。當(dāng)錨桿插入已注滿(mǎn)凈漿裂隙與空洞里時(shí)，與錨桿等體積的凈漿被壓入周?chē)鷰r層，充填在與鉆孔時(shí)遭到破壞的孔壁粘結(jié)，和圍巖構(gòu)成整體。采用扭力扳手安裝錨桿墊板，類(lèi)似施加預(yù)應(yīng)力的效果，能更好的發(fā)揮錨桿的錨固作用，使初支砼與圍巖能更好地緊密結(jié)合為一體，增強(qiáng)初支穩(wěn)定性。

應(yīng)用案例

1.大廣A6標(biāo)武功山隧道，武功山隧道位于江西省贛州市南康區(qū)內(nèi)，左線(xiàn)隧道起訖樁號(hào)為ZK40+100～ZK41+984，全長(zhǎng)1884m，最大埋深約173m；右線(xiàn)隧道起訖樁號(hào)為K40+076～K41+930，全長(zhǎng)1854m，最大埋深約170m；凈空：14.0×5m；左右線(xiàn)縱坡均為人字坡；隧道洞身穿越地段以硅質(zhì)板巖為主，其中Ⅲ級(jí)圍巖617m，占總長(zhǎng)的33%，Ⅳ級(jí)圍巖972米，占總長(zhǎng)的52%，Ⅴ級(jí)圍巖280米，占總長(zhǎng)的15%。

2.渝湘高速巴彭9標(biāo)白馬山隧道，白馬山1號(hào)隧道進(jìn)口端（ZK102+335～ZK105+222/K102+344～K105+212），進(jìn)口端長(zhǎng)2887m（左洞）/2868m（右洞），白馬山隧道屬特長(zhǎng)隧道，為雙向六車(chē)道分離式隧道，隧道縱坡為0.9%上坡，凈空14.00×5.0m；隧道圍巖等級(jí)為Ⅴ級(jí)1075m占18.7％、Ⅳ級(jí)2559m占44.3％、Ⅲ級(jí)圍巖2137m占37％，左線(xiàn)最大埋深370m，右線(xiàn)最大埋深392m。

3.黑山項(xiàng)目Vjeternik隧道為黑山南北高速公路項(xiàng)目最長(zhǎng)隧道，左幅起訖樁號(hào)為L(zhǎng)K19+667.92～LK22+682.92，全長(zhǎng)3015m；右幅起訖樁號(hào)為RK19+731.64～RK22+559.64，全長(zhǎng)2828m。隧道采用單洞兩車(chē)道，洞身穿越地段以石灰?guī)r、復(fù)理巖為主，最大埋深185.84m，圍巖等級(jí)II、III、IV、V級(jí)，其中Ⅴ級(jí)圍巖298米，占總長(zhǎng)5.1%，Ⅳ級(jí)圍巖297米，占總長(zhǎng)的5.1%，III級(jí)圍巖2021米，占總長(zhǎng)的34.6%，II級(jí)圍巖3227米，占總長(zhǎng)的55.2%。進(jìn)口端施工隧道總長(zhǎng)的一半。

社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益

      龍昌隧道成功舉辦了交通部組織的“全國(guó)公路隧道施工技術(shù)交流暨應(yīng)急演練活動(dòng)”，取得了良好的社會(huì)效益。

      通過(guò)全機(jī)械化施工，為項(xiàng)目節(jié)約施工工期65天，節(jié)約成本230萬(wàn)。該技術(shù)在施工設(shè)計(jì)階段，將臺(tái)階法改為大斷面法進(jìn)行施工，減小機(jī)械操作高度所帶來(lái)的制約。通過(guò)地質(zhì)建模分析、專(zhuān)家論證，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際監(jiān)控量測(cè)變形數(shù)據(jù)，將安全步距進(jìn)行局部調(diào)整，提出"9+N"機(jī)械裝備高度配合隧道建設(shè)施工系統(tǒng)，充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備性能，提高施工速度，保證施工質(zhì)量、減少施工人員、降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

      同時(shí)央視網(wǎng)、新華網(wǎng)、環(huán)球網(wǎng)等各大網(wǎng)站進(jìn)行爭(zhēng)相報(bào)道，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益顯著，具有廣闊應(yīng)用前景。