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《跨江越海大断面暗挖隧道修建关键技术与应用》获国家科技进步奖二等奖

来源:中隧网 发布:2017-01-18 浏览:1569

狮子洋隧道


湘江隧道


201719日,2016年度国家科学技术奖揭晓,《跨江越海大断面暗挖隧道修建关键技术与应用》课题荣获2016年度国家科技进步奖二等奖。该项目由中铁隧道集团有限公司、中铁隧道勘测设计院有限公司、北京交通大学、招商局重庆交通科研设计院有限公司、中南大学、西南交通大学、中铁隧道股份有限公司等单位完成,研究成果经鉴定达到国际领先水平,解决了跨江越海大断面暗挖隧道在修建过程中的重大技术难题,其多项关键技术填补了国内外空白,对加快我国跨江越海隧道建设起到了引领和示范作用。


项目背景:暗挖法三大技术难题


我国江河密布,海峡海湾众多,海岸线长达18 000 km,有20座大城市临江、临海而建。受江海阻隔,严重影响了国家整体快捷交通路网的形成与城市的均衡发展,而且交通需绕弯而行,效率低、能耗大、污染重。突破海湾和河流对交通的制约已成为我国可持续发展的急迫需求。跨江越海隧道具有全天候、运量大、交通便捷、对航运与环境影响小等特点,必将成为解决江河湖海阻隔的主要交通方式。


跨江越海大断面隧道修建方式有暗挖法和沉管法,暗挖法主要存在以下三方面的技术难题:


一是河(海)床与陆岸高差大,城区沿岸建筑密集,隧道与道路连接困难,且断面大、类型多、水压变化大,结构稳定控制困难;


二是断层破碎带及软弱地层等不良地质体与水体连通,突水风险高,防控极难;


三是高水压强渗透地层,盾构长距离掘进刀具与盾尾刷更换难度与风险极高。


项目成果:三大技术体系


国内外既有的隧道设计理论、施工技术不能满足跨江越海大断面暗挖隧道建设的需要。为此,本项目历时十年对跨江越海隧道接线方式、结构设计理论与方法、施工技术等关键问题开展研究,构建了如下三大创新技术体系:


1)构建了跨江越海隧道结构设计理论与方法,解决了水下隧道与陆域道路连接、水下大断面交叉立交隧道结构设计难题;


2)创建了跨江越海隧道施工防突水的控制技术体系,破解了水下隧道施工中极易发生突水灾难性事故的技术难题;


3)创立了跨江越海隧道盾构掘进核心技术体系,突破了高水压下盾构长距离掘进的技术障碍。


与国内外相关技术的比较:


国外采用暗挖法修建的跨江越海水下隧道埋深大、地质条件较好,且断面较小。本项目与之相比具有较为明显的技术优势,具体关键技术比较如下表所示。


关键技术

对比点

国内外同类技术

本项目技术

水下立交隧道设计技术

接线方式

直进直出

地下互通式立交

小间距

大于1倍洞径

最小间距上下0.5m,水平间距2.8m

覆跨比设计技术

最小覆跨比

国外同类水下隧道基本属于深埋隧道

最小覆跨比为0.46,隧道最小埋深比挪威经验法小40%50%,比日本涌水量法小30%60%

不良地质段注浆技术

注浆技术

全断面帷幕注浆,效率低

目标注浆技术,效率高,安全性高。

控渗技术

排水量

0.46m3/m2

0.28m3/m说明: http://kxjsc.bjtu.edu.cn/images/content/2016-01/20160114104558316228.pngd

水下大跨浅埋隧道施工技术

断面大小

最大断面小于150m2

最大断面达到376m2

变形控制

整体变形控制

全过程变位分配与预警控制技术

盾构进仓及更换刀具技术

高水土压力换刀技术

高压带压换刀技术,效率低。

高水压环境下降压25%65%进行换刀作业,提高工效30%

盾尾刷更换技术

液氮冻结盾尾刷更换数量

最多可更换两道盾尾刷

可全部更换,安全高效。


项目应用:


该项目经多年的研究与实践,形成了我国跨江越海隧道设计理论及修建关键技术,成果已整体应用于跨江越海隧道的设计与施工中,具体工程如下:


工程名称

应用技术

应用成果

长沙营盘路湘江隧道

水下隧道立交设计方法

成功修建了我国首座水下立交隧道,节约土地150亩。

长沙南湖路湘江隧道

水下盾构隧道带压换刀技术

成功修建了水下长距离超浅埋盾构隧道,节约土地110亩。

青岛胶州湾隧道

水下隧道支护结构体系

成功修建了国内最长大断面海底公路隧道

广深港狮子洋隧道

水下盾构隧道限排减压换刀技术

成功修建国内首座水下高速铁路隧道

杭州庆春路隧道

水下盾构隧道盾尾刷更换技术

确保隧道安全顺利下穿钱塘江

厦门翔安隧道

目标成套注浆技术

成功修建了我国首座海底隧道


目前该科技成果正在推广到衡阳湘江隧道、汕头海湾苏埃通道、青岛地铁1号线跨海隧道等工程建设中。


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