[00243643]高海拔寒冷地区软岩长大隧道安全环保施工关键技术

①课题来源与背景 随着交通工程建设重心向气候与地质条件极端复杂的高原地区转移，将出现一批具有"大埋深、长洞线、高应力、强富水、气候复杂、灾害频发"等显著特点的高原区长大公路隧道工程。开展高海拔寒冷地区软岩长大隧道安全环保施工关键技术研究，有效遏制大变形、塌方等灾害事故的发生，保障地下工程的绿色环保安全施工，已成为目前隧道与地下工程研究领域亟需解决的关键科学技术难题。 2012年本课题作为中铁十四局集团科技项目《高海拔寒冷地区软岩长大隧道安全环保施工关键技术》予以立项并开展研究，本次申请鉴定成果即为该课题的核心技术。 ②技术原理及性能指标 技术原理： 采用理论分析、数值仿真和模型试验相结合的手段，分析弱胶结软岩的力学特性及大变形演化机制，提出 "钢拱架+钢格栅"刚柔联合支护技术、"翼型"大锁脚支护技术、"交叉锚"基底加固技术、可控挤密劈裂注浆加固技术，建立弱胶结软岩大变形防治对策；基于地震波、激发极化、地质雷达、瞬变电磁法，提出地下水高精度综合定量识别和涌水量估算技术，建立突涌水动态风险评价模型和动态应急预警机制，提出超长距离涌水量动态监测的反坡排水及其优化技术；通过现场试验研究不同低温条件下温度随衬砌表面深度变化规律以及隧道内环境温度、衬砌及岩层温度随洞深变化规律，提出高原隧道冬季施工混凝土抗冻融技术和设备冬季配置优化改造技术；基于隧道施工防尘环保需求，采用现场试验与数值模拟等手段研究，提出并建立软岩水压爆破减尘、湿喷混凝土降尘、巷道竖井联合通风排尘、自动喷淋捕尘以及防水板自动铺挂的隧道综合环保技术。 性能指标： 1）通过本课题的研究与成果应用，有效降低了隧道施工风险，改善了隧道内作业环境，避免或减少了人员伤亡及经济损失。 2）通过优化支护参数，节约成本1.02亿元；通过优化施工方案，缩短工期6个月；实现了安全环保的重大需求。 3）共发表论文46篇，申请专利19项，撰写工程施工指南2项，获国家级QC成果奖2项。 4）在人才培养方面，累计有3名研究人员晋升高级职称，5名研究人员晋升副高级职称，10名研究人员晋升中级职称；累计培养博士生4人，培养硕士生8人；培养工程建设人员近百名。 ③技术的创造性与先进性 （1）研究了弱胶结软岩隧道大变形演化机制，揭示了弱胶结软岩变形从可控到不可控过程的演化特征，提出了可控挤密劈裂注浆加固、"翼型"大锁脚支护、"钢拱架+钢格栅"刚柔联合支护以及"交叉锚"基底加固技术，形成了弱胶结软岩大变形控制对策和综合防治技术体系，突破了六盘山隧道大变形控制的难题。研究成果为国内外*，并成功应用于工程实践当中。 （2）提出了基于地震波、激发极化、地质雷达、瞬变电磁法的地下水高精度综合定量识别和涌水量估算技术，提出了超长距离涌水量动态监测的反坡排水及其优化技术，建立了突涌水动态风险评价模型和动态应急预警技术，实现了特长公路隧道施工期间的地下水动态风险管理。目前国内外同类研究在完整性和深入程度方面不及本课题的研究成果。 （3）揭示了不同低温条件下温度随衬砌表面深度变化规律以及隧道内环境温度、衬砌及岩层温度随洞深变化规律，提出了高原隧道冬季施工混凝土抗冻融技术和设备冬季配置优化改造技术，解决了高原隧道冬季施工冻胀、冻融灾害的难题。目前国内外尚无同等深入完整的研究成果。 （4）提出了软岩水压爆破减尘、湿喷混凝土降尘、巷道竖井联合通风排尘、自动喷淋捕尘以及防水板智能铺挂的隧道综合环保施工技术体系，节省了炸药用量，提高了爆破和通风效率，大大降低了施工期粉尘浓度，提高了防水板铺挂质量。目前国内外同类研究在完整性和深入程度方面不及本课题的研究成果。 ④技术的成熟程度，适用范围和安全性 本课题在高原地区特长隧道建设方面具有良好的创新意义和重要的学术价值成果，并在六盘山隧道开展了应用实践，充分体现出成果的科学性和可操作性，保证了六盘山隧道的顺利贯通，产生了显著的社会效应和经济价值，对完善国家高速公路网及国家实施六盘山集中连片特困地区扶贫开发战略，改变宁夏南部山区落后面貌，改善百万平困农民的生产、生活，建立宁夏南部、陕西北部、甘肃东中部便捷的公路运输网络，全面提升公共服务能力起到了显著的促进作用。课题成果对我国高原地区隧道建设具有重要的实践意义，对其他类似工程的建设与管理具有重要的参考价值，对我国"一带一路"互联互通的战略方针具有重要的推动作用。 ⑤应用情况及存在的问题 深化相应地区施工标准的研究，为项目推广提供基础。