高速铁路隧道围岩稳定性控制技术

　　奖励类型：2016年中国铁道学会奖特等奖

　　主要完成人：赵勇，张顶立，王明年，朱永全，洪开荣，仇文革，李鹏飞，伍法权，黄嘉亿，房倩，喻渝，肖明清，雷军，李术才，李文江，刘建友，王海彦，卓越，孙国新，唐国荣，田四明，刘大安，傅洪贤，李利平，于丽，黄成俊，胖涛，龚彦峰，单向华，陈铁林，刘大刚，苏洁，赵香萍，王明胜，童建军，汤宪高，冯冀蒙，侯艳娟，龚伦，宋华

　　主要完成单位：中国铁路经济规划研究院，北京交通大学，西南交通大学，石家庄铁道大学，中铁隧道集团有限公司，贵广铁路有限责任公司，中国科学院地质与地球物理研究所，山东大学，中铁十二局集团有限公司，中铁二院工程集团有限责任公司，中铁第四勘察设计院集团有限公司

　　项目简介：

　　自2005年我国第一条高速铁路开工建设，至2015年底我国四纵四横的高速铁路主干网络基本形成，短短十年的时间，我国已建成的高速铁路总长度超过了1.9万公里，占世界高速铁路总里程的60%以上。作为高速铁路基础设施的隧道工程对高速铁路的发展起到了非常重要的支撑作用。正是有了长大隧道及各种复杂地质隧道修建技术的持续进步，才为高速铁路采用大曲线半径穿山越岭及江河成为可能，因此可以认为没有隧道技术的进步，就没有今天的高速铁路。与普速铁路隧道相比，高速铁路隧道主要具有隧道断面积大、长隧道多、地质极其复杂、安全风险高、耐久性要求高等特点。为解决以上科学问题，本项目以数千公里的铁路隧道为依托，开展隧道围岩稳定性及其控制技术的系统研究，结合我国国情及铁路隧道建设的现状，优化工程措施和施工方法，提高管理水平，研究制定若干隧道施工机械化配套方案，并逐步推广实施，使得我国铁路隧道建设达到安全、优质、高效、经济、环保的目标。本项目是通过对隧道围岩的变形机理进行系统深入研究，进一步提高对隧道围岩变形机理的认识水平，探索隧道围岩的变形机制和失稳模式，研究围岩稳定性的评价方法，提出了基于岩土结构特性和稳定性特征的铁路隧道围岩分级方法；同时通过对控制围岩变形的超前支护、锚杆、喷混凝土、钢架、围岩注浆、二次衬砌等工程措施的作用机理进行研究分析，揭示隧道支护与围岩作用体系的力学特征和变形控制机理，探明隧道围岩支护结构作用机理，提出高速铁路隧道支护设计方法；通过对隧道施工力学效应和爆破对围岩稳定性影响的研究，寻求不同围岩状况和环境条件下既安全又快速经济的施工方法，并通过对施工过程的信息监控方法的研究，从而提出优化设计和施工措施的有效途径；通过对隧道结构体系的耐久性进行研究，揭示铁路隧道结构体系劣化规律，提出耐久性评估方法和耐久性保障措施，形成隧道结构耐久性设计方法；研发适合于高速铁路隧道施工的施工装备，并研究隧道机械化配套技术，形成适用于不同施工方法、不同作业效率的机械化配套方案。该项目初步形成5项创新成果，经多位院士、设计大师等专家评审认为，研究成果整体上达到国际先进水平，其中在设计理论与施工技术方面已达到国际领先水平。课题组经过近8年的研究工作，取得了丰富的研究成果，出版专著2部，发表各类论文81篇，授权发明专利13项，实用新型专利16项；软件著作权3项。研究成果已广泛应用于投入运营和在建的大部分高速铁路隧道工程以及部分普速铁路隧道项目，累计总长度超过5000km，其中优化的高速铁路隧道Ⅳ级围岩的设计支护参数已广泛应用贵广、南广、合福、沪昆、厦深、西成、京沈、郑万等几十条高速铁路隧道中，直接节约工程投资达23.3亿元。