超大跨度水平層狀圍巖隧道設計與施工

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隨著我國汽車保有量突破2.5億輛，躍居世界第二，進一步導致我國通行需求迅速增長、車道數量穩步增加，六車道、八車道公路已取代傳統四車道公路成為主流，預示了超大跨度隧道已成為公路交通建設發展的顯著趨勢。

創新：部分技術指標達到國際領先水平

項目團隊依托濟南繞城高速公路濟南連接線工程，針對水平層狀圍巖環境，通過開展系統理論、裝備、材料、工藝、技術研究，形成了超大跨度水平層狀圍巖隧道設計與施工關鍵技術，包含一套完整的超大跨度水平層狀圍巖隧道設計方法、施工優化和垮塌災害防控關鍵技術體系。該技術獲2019年度中國公路學會科學技術獎一等獎。

其成果應用于多條超大跨度水平層狀圍巖隧道工程建設，保障了隧道施工圍巖穩定性，顯著提高了施工進度，節約了隧道建設成本，取得了顯著的經濟效益。

其中，該項目充分利用層狀圍巖自身較高的承載力，針對不同圍巖條件的隧道施工工法進行優化，進一步減少了施工工序，極大地提高了隧道開挖進度指標，經計算統計每延米可節約成本約4812元，可縮短約26%的隧道整體建設工期；水平層狀圍巖中采用不等參錨固支護代替系統錨桿支護，不僅減少了施工工序，縮短了初期支護封閉成環時間，加快了施工進度，有效縮短約10%的建設工期，同時降低了工程造價，極大節約了建設成本；采用基于層狀圍巖超挖控制的優化光面爆破技術，通過優化鉆孔參數與爆破參數，有效減少了圍巖超挖處置工序與時間，節約了超挖回填成本，整體施工進度提高了15%；創新研發的隧道巖體結構智能探查機器人，巖體結構信息探查效率提高80%，同時極大降低了掌子面附近作業人員的安全風險。

實踐：已節省工程建設費用13.11億元

該項目成果在濟南繞城高速公路濟南連接線工程的多條隧道成功應用，解決了超大跨度水平層狀圍巖隧道設計、施工與塊體垮塌災害防控難題，并通過成果轉化及技術推廣，應用于泰東高速公路、濟泰高速公路、濱萊高速公路、魯南高鐵、濟青高鐵等國家重點建設項目中的十余條水平層狀圍巖超大跨度隧道，保障了隧道建設質量和施工安全，據不完全統計已為國家節省工程建設費用13.11億元，相關工程已建成通車，自運營以來，隧道結構安全可靠、效果良好，經濟效益特別顯著。

首先，超大跨度水平層狀圍巖隧道支護參數優化設計與快速施工等技術在濟南繞城高速公路濟南連接線工程老虎山隧道、大嶺隧道、小嶺隧道及濱萊高速改擴建工程樂疃隧道、姚家峪隧道進行現場實際應用，加快隧道施工進程，保障隧道施工安全，其中老虎山隧道比預計工期提前8個月貫通，累計產生經濟效益4.3億元。

2019年中國公路學會一等獎

其次，隧道巖體結構智能化探查裝備與危險塊體搜索分析技術、圍巖危險塊體垮塌監測預警技術在泰東高速公路蟠龍山隧道、獅子峪隧道、寨山隧道及濟南繞城高速濟南連接線工程港溝隧道、龍鼎隧道和濱萊高速改擴建工程姚家峪隧道進行現場實際應用，避免了隧道圍巖垮塌災害的發生，保障了隧道施工人員與施工裝備的安全，尤其在濟南繞城高速濟南連接線工程港溝隧道多次預警圍巖垮塌災害的發生，累計產生經濟效益6.07億元。

最后，超大跨度小凈距隧道爆破振動效應控制技術在濟南繞城高速濟南連接線工程漿水泉隧道進行現場實際應用，有效減少了爆破振動對隧道圍巖及支護結構的破壞，進一步有效保障了隧道施工建設安全，提升隧道工程質量，累積產生經濟效益2.74億元。

公司：三年開展四十余項課題研究

山東高速建設管理集團有限公司（簡稱“山高建管公司”）隸屬于山東高速集團有限公司，是高速公路投融資、建設及運營管理平臺。近年來，公司一直堅持“以項目哺育科研，以科研指導項目”的原則，高度重視高速公路建設科技創新，持續不斷加大研發投入，要求各項目依托實際工程，積極開展科技創新工作，大力推廣新技術、新材料、新工藝、新設備在工程實踐中的應用，全面提升項目建設品質。

2015年至2019年，累計立項的課題40項，合同額共計1.36億元，其中26個科技項目列入山東省交通運輸科技計劃，3個科研項目列入交通運輸行業重點科技項目清單。

目前，已經有12項課題完成了驗收評價，圓滿完成了預定計劃。經評價，多項課題達到國際領先水平。隨著濟南繞城高速公路二環線西環段工程、濰坊至青島公路及連接線工程等項目的開工建設，結合項目功能定位和工程技術需求，將陸續開展多個專項研究。

公司先后獲得“全國交通基礎設施重點工程建設勞動競賽優勝單位”、交通運輸部“平安工程”、中國公路學會科學技術一等獎、“山東省富民興魯”勞動獎狀、省級文明單位等多項榮譽稱號。

“建橋梁預應力管道壓漿飽滿度狀況的定量檢測技術”利用2套設備（IE法和IES法）分別對厚度較小的素混凝土試塊（管道內無鋼絞線）、厚度較大的鋼筋混凝土試塊（管道內存在不同根數的鋼絞線）及現場預制混凝土小箱梁進行測試，理論建立預應力管道壓漿飽滿度與沖擊回波參數的相應特征。

“橋面鋪裝鋼筋網精確定位及快速鋪設技術”設計加工鋼筋網編織機，并在現場推廣應用。

2019年度山高建管公司其他獲獎項目

名稱：“在建橋梁預應力管道壓漿飽滿度狀況的定量檢測技術研究”

獎項：山東公路學會2019年度科學技術優秀成果獎二等獎

該項目通過現場模型及實梁試驗，運用沖擊回波法（IE）和掃描式沖擊回波法（IES）進行相互校驗，互為補充，實現了預應力管道注漿質量的準確檢測。有效保證了測試的準確性并提高了測試效率，解決了預應力管道壓漿不飽滿狀況無損檢測難題。提出的方法可對管道內部灌漿質量進行定性、定量檢測評定，對出現問題管道進行修復，有效提高了橋梁的安全性和耐久性，具有顯著的經濟效益和社會效益。其技術成果被引進中國公路學會標準和山東省地方標準的編寫中。

名稱：“橋面鋪裝鋼筋網精確定位及快速鋪設技術”

獎項：中國公路建設行業協會2019年度科學技術進步獎三等獎

濰日高速公路大部分位于山區，橋梁較多，鋼筋網需求量大，為此山東高速濰日公路有限公司聯合山東省路橋集團有限公司和山東省交通科學研究院，研究橋面鋪裝鋼筋網精確定位及快速鋪設技術，通過實踐應用創造鋼筋網編織機，用于橋面鋪裝鋼筋網施工，此設備獲技術授權專利1項，并在濰日高速公路全線橋面鋪裝使用，累計施工24.36萬平方米，與傳統鋼筋網片焊接相比節約成本119.36萬元，經濟效益明顯，有廣泛的推廣價值。

名稱：“復雜環境下高速公路全線施工安全風險管理及軟件開發”

獎項：中國交通運輸協會2019年度科學技術進步獎二等獎

該項目成果完善了高速公路重點工程施工標準化作業的風險評估體系，對重點控制工程的專項施工風險進行科學識別與估測，并制定了相應的應急措施，從而保證高速公路施工安全，最大限度地控制危險源和不良環境因素，盡可能地減少事故造成的人員傷亡和財產損失，這與“建設平安工地”的目的相一致，具有十分顯著的社會效益，對同類高速公路建設具有重要的指導意義。