在國(guó)家重大水利工程——滇中引水工程建設(shè)中，中鐵一局科研團(tuán)隊(duì)成功攻克膨脹巖、膏巖地層引水隧洞施工難題，研發(fā)的膨脹巖地層引水隧洞變形控制技術(shù)，經(jīng)評(píng)審達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，榮獲中鐵一局科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，為同類工程提供了可復(fù)制、可推廣的“中鐵方案”。
滇中引水工程大理Ⅱ段施工6標(biāo)的老青山隧洞、板凳山隧洞，全長(zhǎng)超過17.6公里，其中近60%的洞段穿越中等至強(qiáng)膨脹巖地層。該地層巖體親水性強(qiáng)，遇水易膨脹崩解，強(qiáng)度低，施工中極易引發(fā)圍巖大變形、拱架扭曲、掌子面溜塌等險(xiǎn)情，是制約工程推進(jìn)的“卡脖子”難題。
面對(duì)挑戰(zhàn)，中鐵一局牽頭并聯(lián)合五公司組建專項(xiàng)科研團(tuán)隊(duì)，歷時(shí)多年開展《膨脹巖、膏巖地層引水隧洞變形機(jī)理及施工控制技術(shù)研究》。團(tuán)隊(duì)從工程實(shí)際需求出發(fā)，通過電鏡分析、物質(zhì)組成檢測(cè)、室內(nèi)力學(xué)試驗(yàn)等手段，首次對(duì)研究區(qū)膨脹巖進(jìn)行了精細(xì)劃分，建立了科學(xué)的膨脹巖分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，精準(zhǔn)揭示了在不同含水狀態(tài)下的破壞機(jī)制，為變形控制奠定了理論基礎(chǔ)。
在理論突破的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新研究方法，在隧洞塑性區(qū)分析中增加了圍巖側(cè)壓力考量，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，首次提出了適配工程實(shí)際的膨脹巖特性支護(hù)特征曲線，為支護(hù)參數(shù)優(yōu)化提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。
憑借扎實(shí)的理論支撐，團(tuán)隊(duì)通過數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，完成了從超前支護(hù)到初期支護(hù)的全維度參數(shù)優(yōu)化，并最終創(chuàng)新研發(fā)出一套匹配不同膨脹等級(jí)的施工控制技術(shù)體系。針對(duì)弱膨脹圍巖，采用基于“三快”的邊挖邊襯技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工序平行作業(yè)，施工效率提升25%；針對(duì)中等膨脹圍巖，應(yīng)用精準(zhǔn)預(yù)留變形量與非統(tǒng)一預(yù)拼鋼架技術(shù)，使拱肩收斂位移降低33.9%；針對(duì)強(qiáng)及極強(qiáng)膨脹圍巖，創(chuàng)新采用二次高壓注漿與讓壓鋼拱架工藝，使錨桿抗拉拔力提升176.4%，有效控制了滲水環(huán)境下的大變形與長(zhǎng)期流變；針對(duì)富水高泥沙洞段，研發(fā)多級(jí)施工排水技術(shù)，有效解決了圍巖軟化難題，水泵維修率降低40%，藥劑用量節(jié)約20%。
此次技術(shù)攻關(guān)成果豐碩。團(tuán)隊(duì)累計(jì)形成1份研究報(bào)告，發(fā)表多篇高水平論文，獲授權(quán)發(fā)明專利3項(xiàng)、實(shí)用新型專利4項(xiàng)，并獲評(píng)4項(xiàng)中國(guó)水利工程協(xié)會(huì)工法。
從理論突破、參數(shù)優(yōu)化到工藝升級(jí)，中鐵一局科研團(tuán)隊(duì)以匠心與創(chuàng)新成功破解了施工瓶頸。該技術(shù)體系不僅為滇中引水工程的順利推進(jìn)提供了堅(jiān)實(shí)保障，也顯著推動(dòng)了我國(guó)水利隧洞工程在復(fù)雜地質(zhì)條件下施工技術(shù)的升級(jí)迭代，充分彰顯了企業(yè)在水利工程領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力與創(chuàng)新能力。
中鐵一局滇中引水大理II段6標(biāo)項(xiàng)目板凳山隧洞1號(hào)支洞
該技術(shù)課題相關(guān)發(fā)明專利
該技術(shù)課題相關(guān)工法證書
該技術(shù)課題相關(guān)實(shí)用新型專利
工人作業(yè)
