超大跨度水平层状围岩隧道设计与施工

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随着我国汽车保有量突破2.5亿辆，跃居世界第二，进一步导致我国通行需求迅速增长、车道数量稳步增加，六车道、八车道公路已取代传统四车道公路成为主流，预示了超大跨度隧道已成为公路交通建设发展的显著趋势。

创新：部分技术指标达到国际领先水平

项目团队依托济南绕城高速公路济南连接线工程，针对水平层状围岩环境，通过开展系统理论、装备、材料、工艺、技术研究，形成了超大跨度水平层状围岩隧道设计与施工关键技术，包含一套完整的超大跨度水平层状围岩隧道设计方法、施工优化和垮塌灾害防控关键技术体系。该技术获2019年度中国公路学会科学技术奖一等奖。

其成果应用于多条超大跨度水平层状围岩隧道工程建设，保障了隧道施工围岩稳定性，显著提高了施工进度，节约了隧道建设成本，取得了显著的经济效益。

其中，该项目充分利用层状围岩自身较高的承载力，针对不同围岩条件的隧道施工工法进行优化，进一步减少了施工工序，极大地提高了隧道开挖进度指标，经计算统计每延米可节约成本约4812元，可缩短约26%的隧道整体建设工期；水平层状围岩中采用不等参锚固支护代替系统锚杆支护，不仅减少了施工工序，缩短了初期支护封闭成环时间，加快了施工进度，有效缩短约10%的建设工期，同时降低了工程造价，极大节约了建设成本；采用基于层状围岩超挖控制的优化光面爆破技术，通过优化钻孔参数与爆破参数，有效减少了围岩超挖处置工序与时间，节约了超挖回填成本，整体施工进度提高了15%；创新研发的隧道岩体结构智能探查机器人，岩体结构信息探查效率提高80%，同时极大降低了掌子面附近作业人员的安全风险。

实践：已节省工程建设费用13.11亿元

该项目成果在济南绕城高速公路济南连接线工程的多条隧道成功应用，解决了超大跨度水平层状围岩隧道设计、施工与块体垮塌灾害防控难题，并通过成果转化及技术推广，应用于泰东高速公路、济泰高速公路、滨莱高速公路、鲁南高铁、济青高铁等国家重点建设项目中的十余条水平层状围岩超大跨度隧道，保障了隧道建设质量和施工安全，据不完全统计已为国家节省工程建设费用13.11亿元，相关工程已建成通车，自运营以来，隧道结构安全可靠、效果良好，经济效益特别显著。

首先，超大跨度水平层状围岩隧道支护参数优化设计与快速施工等技术在济南绕城高速公路济南连接线工程老虎山隧道、大岭隧道、小岭隧道及滨莱高速改扩建工程乐疃隧道、姚家峪隧道进行现场实际应用，加快隧道施工进程，保障隧道施工安全，其中老虎山隧道比预计工期提前8个月贯通，累计产生经济效益4.3亿元。

2019年中国公路学会一等奖

其次，隧道岩体结构智能化探查装备与危险块体搜索分析技术、围岩危险块体垮塌监测预警技术在泰东高速公路蟠龙山隧道、狮子峪隧道、寨山隧道及济南绕城高速济南连接线工程港沟隧道、龙鼎隧道和滨莱高速改扩建工程姚家峪隧道进行现场实际应用，避免了隧道围岩垮塌灾害的发生，保障了隧道施工人员与施工装备的安全，尤其在济南绕城高速济南连接线工程港沟隧道多次预警围岩垮塌灾害的发生，累计产生经济效益6.07亿元。

最后，超大跨度小净距隧道爆破振动效应控制技术在济南绕城高速济南连接线工程浆水泉隧道进行现场实际应用，有效减少了爆破振动对隧道围岩及支护结构的破坏，进一步有效保障了隧道施工建设安全，提升隧道工程质量，累积产生经济效益2.74亿元。

公司：三年开展四十余项课题研究

山东高速建设管理集团有限公司（简称“山高建管公司”）隶属于山东高速集团有限公司，是高速公路投融资、建设及运营管理平台。近年来，公司一直坚持“以项目哺育科研，以科研指导项目”的原则，高度重视高速公路建设科技创新，持续不断加大研发投入，要求各项目依托实际工程，积极开展科技创新工作，大力推广新技术、新材料、新工艺、新设备在工程实践中的应用，全面提升项目建设品质。

2015年至2019年，累计立项的课题40项，合同额共计1.36亿元，其中26个科技项目列入山东省交通运输科技计划，3个科研项目列入交通运输行业重点科技项目清单。

目前，已经有12项课题完成了验收评价，圆满完成了预定计划。经评价，多项课题达到国际领先水平。随着济南绕城高速公路二环线西环段工程、潍坊至青岛公路及连接线工程等项目的开工建设，结合项目功能定位和工程技术需求，将陆续开展多个专项研究。

公司先后获得“全国交通基础设施重点工程建设劳动竞赛优胜单位”、交通运输部“平安工程”、中国公路学会科学技术一等奖、“山东省富民兴鲁”劳动奖状、省级文明单位等多项荣誉称号。

“建桥梁预应力管道压浆饱满度状况的定量检测技术”利用2套设备（IE法和IES法）分别对厚度较小的素混凝土试块（管道内无钢绞线）、厚度较大的钢筋混凝土试块（管道内存在不同根数的钢绞线）及现场预制混凝土小箱梁进行测试，理论建立预应力管道压浆饱满度与冲击回波参数的相应特征。

“桥面铺装钢筋网精确定位及快速铺设技术”设计加工钢筋网编织机，并在现场推广应用。

2019年度山高建管公司其他获奖项目

名称：“在建桥梁预应力管道压浆饱满度状况的定量检测技术研究”

奖项：山东公路学会2019年度科学技术优秀成果奖二等奖

该项目通过现场模型及实梁试验，运用冲击回波法（IE）和扫描式冲击回波法（IES）进行相互校验，互为补充，实现了预应力管道注浆质量的准确检测。有效保证了测试的准确性并提高了测试效率，解决了预应力管道压浆不饱满状况无损检测难题。提出的方法可对管道内部灌浆质量进行定性、定量检测评定，对出现问题管道进行修复，有效提高了桥梁的安全性和耐久性，具有显著的经济效益和社会效益。其技术成果被引进中国公路学会标准和山东省地方标准的编写中。

名称：“桥面铺装钢筋网精确定位及快速铺设技术”

奖项：中国公路建设行业协会2019年度科学技术进步奖三等奖

潍日高速公路大部分位于山区，桥梁较多，钢筋网需求量大，为此山东高速潍日公路有限公司联合山东省路桥集团有限公司和山东省交通科学研究院，研究桥面铺装钢筋网精确定位及快速铺设技术，通过实践应用创造钢筋网编织机，用于桥面铺装钢筋网施工，此设备获技术授权专利1项，并在潍日高速公路全线桥面铺装使用，累计施工24.36万平方米，与传统钢筋网片焊接相比节约成本119.36万元，经济效益明显，有广泛的推广价值。

名称：“复杂环境下高速公路全线施工安全风险管理及软件开发”

奖项：中国交通运输协会2019年度科学技术进步奖二等奖

该项目成果完善了高速公路重点工程施工标准化作业的风险评估体系，对重点控制工程的专项施工风险进行科学识别与估测，并制定了相应的应急措施，从而保证高速公路施工安全，最大限度地控制危险源和不良环境因素，尽可能地减少事故造成的人员伤亡和财产损失，这与“建设平安工地”的目的相一致，具有十分显著的社会效益，对同类高速公路建设具有重要的指导意义。