國家鐵路局鐵路優(yōu)質(zhì)創(chuàng)新工程簡介(6)

三、鐵路隧道工程

4合福鐵路北武夷山隧道

工程概況北武夷山隧道位于福建省武夷山市北側(cè)約29 km處，穿越福建與江西交界分水嶺——武夷山脈。北武夷山隧道為合福鐵路客運專線最長隧道，全長14 629.09 m，也是全國高速鐵路單洞雙線最長隧道。設(shè)計速度為350 km/h；線間距為5.0 m。鐵路等級：高速鐵路；設(shè)計活載：“中-活載”；軌道類型：無砟軌道；內(nèi)軌頂面以上凈空有效面積為100 m2。本隧道設(shè)進口平導(dǎo)一處、斜井四座，棄砟場改移河道設(shè)泄水洞一處。隧道最大獨頭掘進距離達4 000 m，隧道嵐谷斜井坡度大，綜合坡度達10.5%。隧道共穿越11條強富水?dāng)鄬悠扑閹А?條節(jié)理密集帶、1處低阻異常區(qū)、1處侵入接觸帶，全隧最大涌水量為51 177 m3/d。本隧道為單洞雙線型，隧道按照新奧法設(shè)計，洞口為喇叭口倒切式洞門；洞身結(jié)構(gòu)為初期噴錨(必要時加鋼架)支護、中設(shè)防水層、混凝土二次襯砌；輔助措施有：洞口大管棚、超前小導(dǎo)管注漿、超前錨桿。根據(jù)地質(zhì)圍巖情況，采用的開挖方法有：全斷面開挖法、臺階法、三臺階法、三臺階臨時仰拱法、四步CD法。北武夷山隧道由中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司設(shè)計，中鐵二十四局集團有限公司與中鐵十九局集團有限公司聯(lián)合施工建設(shè)。

項目主要技術(shù)及創(chuàng)新點北武夷山隧道施工采用較先進的超前地質(zhì)預(yù)報預(yù)測施工技術(shù)，為開挖施工起到了提前預(yù)判的作用；較差圍巖段及時布設(shè)監(jiān)控量測點，嚴格按照監(jiān)控量測實施細則進行量測，及時掌握圍巖收斂、拱頂下沉情況，從而進行開挖工法調(diào)整，實現(xiàn)了動態(tài)施工調(diào)整。其優(yōu)點主要有：避免工法來回調(diào)整，改造施工臺架，浪費資源等，可以大大提高工效，節(jié)省施工費用，降低工程造價，適應(yīng)性強、加快施工進度、縮短工期；溝槽施工采用整體移動式模架澆筑電纜溝槽，其優(yōu)點有：改善以往外觀施工質(zhì)量，降低錯臺現(xiàn)象，節(jié)約加固材料，降低工程成本，提高施工工效；鉆爆開挖采用水壓爆破施工工藝，對洞內(nèi)施工作業(yè)環(huán)境及掘進進尺具有顯著的“節(jié)能環(huán)保”作用；淺埋開挖地段采用鋼拱架棚洞法施工，既減少了開挖工作量，確保周邊山體穩(wěn)定，又降低了周邊植被的破壞程度，具有良好的環(huán)水保效果。

項目成果及應(yīng)用情況北武夷山隧道安全、質(zhì)量施工規(guī)范，曾獲得2012年度火車頭獎杯等榮譽稱號；2013—2015年獲得省部級工法2項、國家級工法1項；2014年獲得國家發(fā)明專利2項；2016年獲得中國鐵道建筑總公司科學(xué)技術(shù)二等獎1項。

5 貴廣鐵路天平山隧道工程

工程概況天平山隧道全長14 009 m，為貴廣鐵路全線第三長隧，穿越廣西壽城省級自然保護區(qū)。隧道主要穿越頁巖、炭質(zhì)頁巖地層，最大埋深775 m，其中高地應(yīng)力軟巖大變形段達2.4 km，斷層突水風(fēng)險段400 m，為原鐵道部批復(fù)的Ⅰ級高風(fēng)險隧道，總投資12.1億元。隧道設(shè)計中依托部控科研項目，開展理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場試驗進行科研攻關(guān)，于斜井中設(shè)置實驗段，合理選取支護參數(shù)，解決了大斷面軟巖大變形控制難題，成功穿越2.4 km軟巖大變形段，合修貴廣第三長隧，節(jié)約投資4.2億元，并取得多項科研成果，被評為“國際領(lǐng)先水平”。天平山隧道由中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司設(shè)計，中鐵十二局集團有限公司施工建設(shè)。

項目主要技術(shù)及創(chuàng)新點對軟巖變形特征與控制技術(shù)開展科研攻關(guān)，形成了一套軟弱圍巖隧道施工變形綜合控制技術(shù)體系；科研攻關(guān)解決大斷面軟巖大變形控制難題，成功合修貴廣第三長隧，節(jié)約投資4.2億元；采取綜合超前地質(zhì)預(yù)報、超前注漿堵水、H 型鋼加強支護等措施，成功在導(dǎo)水軟巖斷層破碎帶中長距離并行下穿黃沙河；貫徹“綠色貴廣”設(shè)計理念，成功穿越省級自然保護區(qū)；設(shè)計具有多項創(chuàng)新：首次提出了隧道軟弱圍巖定義、分級及對應(yīng)的支護設(shè)計形式與參數(shù)；揭示了軟弱圍巖隧道施工時、空變形特征；形成了基于塑性應(yīng)變突變理論的軟弱圍巖隧道穩(wěn)定位移判別方法和基于支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的變形管理基準；形成軟弱圍巖隧道空間變形綜合控制技術(shù)。

項目成果及應(yīng)用情況相關(guān)技術(shù)獲得2014年度中國鐵道學(xué)會科學(xué)技術(shù)“一等獎”、2015年度中國鐵道學(xué)會科學(xué)技術(shù)“二等獎”、2012年度廣西科學(xué)技術(shù)進步獎“二等獎”、2015年度山西省科學(xué)技術(shù)獎“二等獎”、2015年度中國鐵道建設(shè)總公司科學(xué)技術(shù)獎“二等獎”；獲得4項發(fā)明專利；獲得7項實用新型專利；出版3本專著。

工程獲得2016年度中鐵二院優(yōu)秀工程設(shè)計一等獎；依托本工程獲得：中國鐵道學(xué)會科學(xué)技術(shù)一、二等獎各1項，廣西省、山西省科學(xué)技術(shù)二等獎各1項，中國鐵道建設(shè)總公司科學(xué)技術(shù)二等獎1項，申請專利11項。

6 北京至石家莊鐵路客運專線石家莊六線隧道

工程概況石家莊六線隧道位于石家莊市區(qū)，自北向南縱穿石家莊市，是一條六線并行(局部七線)、普速與高速并行的龐大地下隧道工程。隧道進口里程為DK278+000，出口里程為DK282+980，隧道全長4 980 m。隧道內(nèi)線路從左至右(面向北京)依次為改建京廣線、京石客專和石青客專，均為雙線隧道，速度目標值分別為160、350、160 km/h。石太聯(lián)絡(luò)線為單線，速度目標值為120 km/h。

隧道結(jié)構(gòu)斷面型式繁多，結(jié)構(gòu)斷面寬度26～50 m，結(jié)構(gòu)高度約13 m，隧道最大埋深約22 m(至基坑底)；隧道下穿既有石太直通線段(80 m)采用大斷面淺埋暗挖法施工、下穿市政道路段(218 m)采用蓋挖法施工，其他段落均采用明挖法施工，明挖基坑寬26～50 m，深9.5～21 m，為長大深基坑工程。石家莊六線隧道由中國鐵路設(shè)計集團有限公司設(shè)計，中鐵隧道局集團有限公司施工建設(shè)。

項目主要技術(shù)及創(chuàng)新點根據(jù)基坑與既有線距離、基坑深度的不同，嚴格區(qū)分、確定基坑安全等級，并采用不同的圍護結(jié)構(gòu)型式及加固措施；針對大斷面雙連拱淺埋暗挖隧道下穿既有石太直通線，從施工方法到輔助措施等方面進行了詳細研究，采用大管棚超前支護，采用中洞法結(jié)合CRD法進行分步開挖施工，同時對既有線路進行扣軌加固，對既有線路基及橋臺進行注漿加固；針對隧道下穿既有市政道路段落，結(jié)合交通疏解、管線遷改方案，確定了分幅施做蓋板的蓋挖半逆作工法；隧道設(shè)計過程中為后續(xù)的地鐵、城市地下商業(yè)開發(fā)預(yù)留條件；針對超長、超大、超深的明挖基坑工程的雨季防洪、隧道分段快速施工、錨索在砂質(zhì)地層中的應(yīng)用、不同圍護支撐體系結(jié)合部的處理、為避免局部支撐構(gòu)件失效引起整個基坑的失穩(wěn)而進行超靜定支護體系的設(shè)計、臨近既有線的大型基坑開挖引起的沉降、變形預(yù)測等方面結(jié)合現(xiàn)場實驗，進行了詳細研究，確定了合理的設(shè)計參數(shù)、制定了合理施工措施，確保的工程的順利實施，并為今后同類工程提供參考。

項目成果及應(yīng)用情況2014年度鐵道第三勘察設(shè)計院集團公司優(yōu)秀設(shè)計一等獎。

7 六沾鐵路烏蒙山二號隧道

工程概況烏蒙山二號隧道位于貴州省六盤水市境內(nèi)，全長12.260 km，為設(shè)計時速160 km的單洞雙線特長隧道，鋪設(shè)雙塊式無砟軌道，是六沾鐵路的控制性工程。全隧單面下坡，洞身穿越地形艱險的長江、珠江兩大水系分水嶺地帶—云貴高原東部烏蒙山區(qū)，最大埋深約450 m，其工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件復(fù)雜；隧道洞身約8 km位于本區(qū)域主要的儲水構(gòu)造—樹舍向斜內(nèi)，全隧通過8條斷層、14處可溶巖與非可溶巖接觸帶、長5.06 km的巖溶強烈發(fā)育段及1.1 km物探異常區(qū)，最大涌水量22.9×105m3/d。本隧主要工程地質(zhì)特征表現(xiàn)為高壓、富水、巖溶發(fā)育，為極高風(fēng)險隧道。烏蒙山二號隧道由中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司設(shè)計，中國鐵建大橋工程局集團有限公司與中鐵二十二局集團有限公司聯(lián)合施工建設(shè)。

項目主要技術(shù)及創(chuàng)新點形成了適合軟弱圍巖中修建特大跨度四線車站隧道的設(shè)計方法：提出了指導(dǎo)特大跨度四線車站隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)；形成了艱險山區(qū)鐵路特大跨度軟巖隧道進洞技術(shù)；建立了適合淺埋段的“臺基拱形復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)”及“復(fù)合雙側(cè)壁撐索轉(zhuǎn)換施工工法”；建立了適合深埋段的“三臺階索轉(zhuǎn)換及以索代撐施工工法”；在全隧風(fēng)險分級的基礎(chǔ)上，基于“風(fēng)險可控”的設(shè)計理念，建立了單面坡特長隧道工區(qū)劃分、輔助坑道配置、防排水體系構(gòu)建的設(shè)計方法。

項目成果及應(yīng)用情況《烏蒙山二號四線車站隧道技術(shù)研究》獲2012年度中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司科學(xué)技術(shù)成果一等獎；2012年度中國鐵路工程總公司科學(xué)技術(shù)獎一等獎；2013年度中國施工企業(yè)管理協(xié)會科學(xué)技術(shù)一等獎?！读磋F路烏蒙山二號隧道》獲2013年度中鐵二院優(yōu)秀工程勘察設(shè)計一等獎。

8 滬昆高鐵雪峰山一號隧道

工程概況雪峰山一號隧道位于溆浦南站與新化南站之間的雪峰山隧道群，為客運專線單孔雙線隧道，設(shè)計行車速度350 km/h。隧道全長11 670 m，為滬昆客專長昆湖南段最長隧道。隧道明洞段145 m，隧道線間距5.0 m，隧道凈空有效面積為100 m2；輔助坑道有3處斜井和1處橫洞。設(shè)計以新奧法原理為基礎(chǔ)，采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，根據(jù)圍巖級別不同分別采用臺階法、三臺階臨時仰拱法、CD法、CRD法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等多種工法施工。雪峰山一號隧道由中國鐵路設(shè)計集團有限公司設(shè)計，中鐵十二局集團有限公司施工建設(shè)。

項目主要技術(shù)及創(chuàng)新點超前大管棚注漿、超前帷幕注漿、超前小導(dǎo)管等預(yù)支護技術(shù)；可調(diào)式變頻風(fēng)機，大直徑軟管長距離壓入式通風(fēng)技術(shù)；隧道地質(zhì)超前預(yù)報技術(shù)；斷面測量技術(shù)。

項目成果及應(yīng)用情況2013年12月榮獲“中鐵十二局集團公司優(yōu)質(zhì)工程獎”。