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大断面岩溶富水特长公路隧道施工关键技术

成果类型:: 发明专利,实用新型专利

发布时间: 2023-08-25 16:17:30

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 陈梦竹 | 2023-08-25 16:17:30

岩溶富水地层是隧道工程建设中最具危害性、且极易诱发涌水突泥等灾害的不良地质之一,不仅会给隧道施工带来巨大的困难,对隧址区水环境造成严重影响,还会威胁隧道营运后的结构安全。双碑隧道位于重庆市沙坪坝区,穿越中梁山山脉,为双向六车道特长公路隧道,最大开挖断面达197m2。

隧址区地下水分布广泛,静水压力达2.0MPa,岩溶构造发育,为典型的岩溶富水地层。双碑隧道处于山地城市环境,两端洞口建筑物密集,隧道上方池塘、泉眼大量分布,施工环境极为敏感。该项目在国家科技支撑计划、四川省交通科技计划等支持下,以双碑隧道为依托工程,针对岩溶富水地层大断面公路隧道建设关键技术开展科技攻关,取得一系列创新性技术成果.

大断面岩溶富水公路隧道施工安全保障技术。 将物探与钻探方法相结合,形成了岩溶富水地层的综合超前地质预报技术,提高了溶洞及地下水的探测精度;采用数值方法对溶洞与隧道开挖稳定性之间相关关系进行大规模计算,提出了不同溶洞规模及位置情况下的隧道施工安全距离;开展了隧道开挖室内相似模型试验,探明了隧道开挖对近接承压溶洞及围岩稳定性的影响,获得了隧道初期支护力学特征,为岩溶地层大断面隧道的施工安全提供了保障。大断面岩溶富水公路隧道结构安全保障技术。 发明了非圆形隧道衬砌外水压的精确模拟装置,基于相似理论开展了隧道二衬加载室内模型试验,探明了高水压下岩溶隧道二衬结构的内力演变规律、开裂临界水压及破坏特征;基于流固耦合数值分析方法,研究了地下水渗流时隧道结构外水压力大小及分布情况,获得了不同涌水量大小时结构受力状态及安全系数;现场埋设测试元器件对二衬结构受力进行跟踪测试,结果表明外水压力及结构内力均在允许范围之内,隧道结构安全得到了可靠保证。 

入选“中西部基础能力建设工程”高校、国家“特色重点学科项目”建设高校、教育部“卓越工程师教育培养计划高校”、教育部“国家大学生创新性实验计划”实施高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、国家级新工科研究与实践项目、黑龙江省国内“双一流”建设高校、黑龙江省首批高等学校课程思政建设示范高校,为CDIO工程教育联盟成员。

大断面岩溶富水公路隧道施工环境保护技术。 研发了用于消除隧道爆破空气冲击波的抑波装置并在双碑隧道中应用,大大减轻或消除了隧道爆破施工对洞口居民区的噪音污染;通过现场测试优化爆破方案,将爆破振动对地表建筑物、铁路、高压电塔等设施的影响控制在允许范围内;采用模袋注浆堵水等工艺措施,解决了温泉涌突水控制难题,同时根据降雨量、涌水量以及水压力监测信息建立了岩溶隧道涌水预警系统,为隧道施工洞内外水环境保护提供了保障。 项目研究取得授权国家发明专利5件、实用新型专利5件,出版论著1部,发表论文30余篇(SCI/EI收录15篇),培养博/硕士研究生10余名。研究成果部分关键技术处于国际先进水平,整体技术处于国内领先水平。项目成果在重庆市双碑隧道建设中得到全部应用,实现了双碑隧道建设过程中的0伤亡,隧道洞口居住环境、沿线既有设施及地表水源、区域水环境等也得到了有效保护。初步估算,在环境保护、节约工程造价方面取得了逾1亿元的重大经济效益。部分研究成果在华蓥山隧道、铜锣山隧道等重大工程的建设中得到推广应用,有力地促进了行业技术进步,社会效益极为显著。

本项目可以采用技术转让、技术合作等多种形式进行对接,欢迎有需求的企业单位联系洽谈。