自然保护区特长公路隧道快速施工与质量保障技术研究项目信息.doc

成果名称:自然保护区特长公路隧道快速施工与质量保障技术研究技术领域:桥隧工程体现形式:新技术项目名称:自然保护区特长公路隧道快速施工与质量保障技术研究完成单位:广东省公路建设有限公司 项目负责人:宋从军项目成员:卢正宇,黄伦海,宋从军,林 志,张 利,郭 军,张长亮,任尚强,李伟坚,陈力华,张鑫敏,李 科,刘向华,叶建虎,唐 浩,余 顺,杨 颂,王道良,李文杰,肖 博,尹亚明,王建华,聂玉文,赵奇才,林永强研究开始时间:2010-02-08研究结束时间:2013-03-08联系人:宋从军联系邮箱:851611626鉴定编号:粤交科鉴字201309号鉴定时间:2013-05-15自然保护区特长公路隧道快速施工与质量保障技术研究发布人：宋从军发布时间：2013-09-26浏览次数：290知识产权声明：项目研究成果是本团队独立进行研究工作所取得的成果，研究成果归完成单位所有，如发现本项目研究成果被恶意抄袭，本项目团队将进行法律追究。1.任务来源 2010年度广东省交通运输厅科技项目，项目编号2010-03。2.应用领域和技术原理 本项目研究成果属于环保型建造技术，适用于穿越自然环境保护区、生态保护区的长大公路隧道，或者工程所处环境对隧道施工具有排他性的限制性要求的地区。 项目的技术原理：以生态保护和环境保护为出发点，主动攻克环境限制条件下的开挖与支护难题，做到“安全”与“工期”的均衡，为自然保护区特长隧道快速施工技术与方法、施工质量保障方法提供了理论基础和技术支撑。 3.性能指标 专题一：单向掘进特长公路隧道快速施工技术 （1）围绕特长大跨扁平隧道的洞口及洞身软弱围岩快速施工，提出了工序少、空间大、机械化作业的隧道快速掘进理念，对设计采用的CRD法、双侧壁导坑法与推荐采用的CD法进行了深入研究，论证了CD法开挖跨度达17.6m的三车道公路隧道的可行性，并在博深高速隧道中实施，取得了良好社会经济效益。 （2）提出在致密性较好、地基承载力较高、无地表与地下水、非爆破难以开挖的洞口V级强风化砂砾岩与粉砂岩段，采用三台阶法的快速进洞施工技术。 （3）建立了上述两种浅埋软弱围岩快速施工工法配套的支护设计参数。 （4）提出了基于强度折减法的隧道施工步最小安全系数优选法，为浅埋偏压大跨连拱隧道选用最佳开挖工法、开挖工序提供了基础依据。 （5）研究提出了级全断面法、级与级台阶法、级三台阶法、CRD法与双侧壁法的钻爆工艺设计；分析了长大隧道无轨运输的机械配套模式与配置计算方法；给出了围绕多臂液压凿岩台车开展快速施工组织与保障工作的推荐方法。 （6）依托博深高速石鼓隧道，提出了特长单向掘进特长隧道施工巷道式射流通风的计算方法与施工通风组织技术，建立了横通道风量调节与控制技术。 专题二：长大公路隧道工程施工质量保障技术 （1）系统研究了隧道施工质量现状、缺陷控制及预防技术和制度，协助博深分公司开展了博深高速质量标准化、管理标准化工作，进行了隧道施工质量缺陷控制和预防工作，成效显著。 （2）分析了公路隧道建设过程中质量缺陷或通病的类型、特征，提出了质量控制的方法和技术，从细致地施工工艺层面编制了涵盖开挖、支护、防排水等10大方面的技术指南。 （3）研究了公路隧道施工中的无损检测技术，并在博深高速隧道支护结构密实性和厚度、限界、支护结构强度等施工质量检测中进行了应用和验证。 （4）全面分析了隧道支护结构质量缺陷，提出了缺陷预防和处理措施。 （5）建立了包含洞口、洞身工程的公路隧道质量控制方法，完善了隧道施工标准化工作。 （6）从质监单位、业主、第三方检测单位、监理、施工单位全方角度，建立了施工质量管理制度和管理流程。 4.成果关键技术介绍 （1）自然保护区长大公路隧道快速施工成套技术 项目根据银瓶山自然保护区所处的特殊地质条件以及环保要求，分别从软/硬岩快速施工技术、施工组织、施工通风三个方面，对三车道公路隧道长距离单向独头掘进进行了系统研究，着力攻克了6大关键技术，提出了洞口一般浅埋、洞口偏压、洞身深埋段的快速施工技术与方法，包括： 1）浅埋段快速工法与支护参数； 2）三台阶快速进洞技术； 3）III级围岩半喷混凝土支护技术； 4）浅埋偏压六车道双连拱隧道安全施工技术； 5）单向掘进快速施工组织技术； 6）长距离单向掘进施工通风技术。 通过工程实施，解决了博深高速水涧山隧道、石鼓隧道分别独头掘进2900m与4000m的快速施工技术方法与施工组织方法、工期紧张的若干重大技术难题。 （2）长大公路隧道施工质量保障技术 在公路隧道施工质量问题调查、预防控制方法、缺陷无损检测、工艺标准化、制度与管理措施等多个方面，建立了长大公路隧道施工质量保障技术体系。 编制的公路隧道施工质量保障技术指南已经被应用于博深高速公路隧道以及广东省在建的其他高速公路工程。项目组协助建设管理单位广东博大高速公路有限公司博深分公司开展了隧道施工质量缺陷控制和预防工作，成效显著。 5.与国内外同类技术比较 据第三方科技查新机构查新，本项目研究成果与国内外同类技术的比较如下： 1、涉及自然保护区环境的特长公路隧道快速进洞技术未见报道； 2、涉及本项目所述结合自然保护区环境的进行长距离独头掘进的特长隧道长距离独头掘进快速施工组织与工艺参数未见报道； 3、本项目所述浅埋偏压六车道双连拱隧道中隔墙偏移稳定性监测方法未见文献报道； 4、大断面的三车道大跨隧道长距离独头掘进通风技术，未见文献报道； 5、特长公路隧道隧道工艺标准化和长距离单向掘进特长隧道快速施工和施工通风技术指南，未见文献报道。 6.成果的创造性、先进性 （1）基于工序少、空间大、机械化作业的快速掘进理念，综合考虑开挖工序分块、施工力学动态、安全性能与施工进度，提出了自然保护区特长公路隧道快速进洞技术，提出了CD法、三台阶法快速进洞的施工参数与配套支护型式。 （2）建立了以钻爆工艺设计、无轨运输机械配套、掘进循环优化为核心的特长隧道长距离独头掘进施工组织技术。 （3）首次提出了以角变形为测量指标的浅埋偏压型连拱隧道抗偏移稳定性监测方法。该方法克服了传统监测方法不能测量连拱隧道中隔墙变位的局限，可对偏压型连拱隧道的早期施工安全实施有效预警。 （4）提出了独头掘进特长隧道的分段压入式、巷道式交替通风方式，据此提出了长距离单向掘进巷道式射流施工通风的横通道风量调节与控制技术，给出了施工期间巷道式射流通风的计算方法。 （5）从开挖、支护、防排水、二次衬砌、超前地质预报与监控量测等细致的施工工艺层面，建立了特长公路隧道施工工艺标准化作业程序与施工管理标准，编制了公路隧道施工质量保障技术指南。 7.作用意义 本项目打破常规，扭转思想和观念，以生态保护和环境保护为出发点，主动攻克环境限制条件下的开挖与支护难题。项目的经济效益体现在“节约总工期”、“加快施工进度”与“节约成本”三大方面。 （1）节约总工期 通过工程实施，解决了博深高速水涧山隧道、石鼓隧道分别独头掘进2900m与4000m、工期紧张的若干重大技术难题。博深高速两座连续特长隧道原设计工期为45个月。通过项目研究以及成果在依托工程的实施，水涧山隧道实际工期22个月，石鼓隧道36个月，平均工期29个月。扣除石鼓隧道因为征地拆迁的影响，成效显著。 （2）加快施工进度 加快施工进度主要体现在两个方面，一是通过软弱围岩段快速施工工法，提升了施工进度，二是通过以三臂液压钻孔台车为基础的掘进工序配置与衔接优化，缩短了每循环掘进作业时间，提升了施工效率。 1）两座连续特长隧道水涧山隧道、石鼓隧道洞口施工进度可由0.5m/d增加至11.5m/d，为提早进入洞身硬岩段、转入生产大会战提供了先决条件 2）单循环作业时间优化。博深高速公路石鼓隧道硬岩段一个3m的掘进循环包括测量、钻孔、装药爆破、通风排烟等作业工业。通过优化，单循环作业时间可由660min提升至420min，效率提升36%。博深第5标段石鼓隧道施工采用全进口的三臂液压钻孔台车，II级围岩每循环开挖3.5m钻孔仅需要2.5h，通过适当的机械配套，最大月进尺250m，比表中的196m增加54m/月。 （3）节约成本 项目成果应用段，实现了每延米临时支护直接成本节约9.729.8%.经估算，项目总体节约工程费用3090万。 通过项目实施，项目成果集成编制的单向掘进特长隧道快速施工和通风技术指南、公路隧道施工质量保障技术指南对于广东省地方与交通运输部行业技术标准规范编制具有十分重要的参考价值和借鉴意义。 8.推广应用前景与措施 本项目为自然环保区特长公路隧道的快速施工与设计技术、施工组织与施工通风技术、信息化监测技术提供了理论基础和大量技术积累，以适应环境要求的技术需要为目标，切实提高自然环保区的公路隧道修筑水平和安全性，对施工期的低碳、环保和