成果名称: 港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道关键技术研究与定额研究
完成单位: 港珠澳大桥珠海连接线管理中心,广东省南粤交通投资建设有限公司,中交第二公路勘察设计研究院有限公司,国家消防工程技术研究中心,北京交科公路勘察设计研究院有限公司,交通运输部科学研究院,广东省交通运输工程造价管理站,广东工业大学
主要人员: 王啟铜,王文州,廖朝华,职雨风,郭小红,李剑,倪照鹏,张昊,肖殿良,刘志刚,李志宏,周先平,杨福林,熊昊翔,任辉,王宏权,刘彪,陈振河 等74人
介绍:

    一、课题来源与背景 (1)课题来源:"港珠澳大桥珠海连接线隧道工程关键技术研究"(科技-2016-01-001)和"超大断面暗挖隧道长距离顶管管幕和冻结工法定额研究"(科技-2013-02-034)分别为广东省交通运输厅科技项目计划重大工程项目和市场主导性科技项目。 (2)立项背景: 我国交通等重大基础设施建设中已经常遇到临海隧道地下工程建设,但临海浅埋富水地层超大断面隧道暗挖施工工法并不多见,曲线管幕、冻结止水帷幕相配合的超前支护形式为首创,因此还未有相关的理论、设计及施工方法等指南或规范。开展港珠澳大桥珠海连接线隧道工程关键技术研究及定额研究将为环境要求苛刻的地下空间开发利用提出了新的思路和解决方案。

    二、研究目的与意义 拱北隧道由海域人工岛明挖段、口岸暗挖段及陆域明挖段组成,暗挖段下穿拱北口岸,穿越具有高压缩性、高触变、高灵敏度、高含水量、大孔隙比、低强度等软土特征的地层,工程地质条件极其复杂,地层变形控制要求极高。针对拱北隧道工程地质条件复杂、周边环境复杂、隧道施工工法多样、设计施工技术难度大、风险高的技术难点,开展了港珠澳大桥珠海连接线隧道工程关键技术研究及定额研究,项目的研究成果将大幅提升我国临海软土地区大断面隧道暗挖工法的科技含量和施工技术水平。

    三、主要论点与论据 1、港珠澳大桥珠海连接线隧道工程关键技术重大工程课题主要包括以下内容: (1)临海隧道软弱土灾变特性及注浆控制技术研究 (2)临海敏感地区软弱地层超大跨浅埋隧道邻近建(构)筑物及环境保护研究 (3)软弱地层中管幕法隧道施工工法研究 (4)临海敏感地区软弱地层明挖隧道建设关键技术研究 (5)高风险公路建设项目施工阶段安全风险管控研究 (6)异形结构隧道通风及防灾救援关键技术研究 2、超大断面暗挖隧道长距离顶管管幕和冻结工法定额研究应用领域为隧道顶管管幕和冻结工程,尤其适用于超大断面暗挖隧道长距离顶管管幕和冻结工程及相应的开挖支护工程。

    四、创见与创新 1.攻克了临海软弱地质条件下长距离空间曲线顶管管幕建造技术难题。研制了顶管管幕建造专用成套设备,提出了曲线直顶始发、人工校核+UNS导向和三阶段接收的管幕施工精度控制方法,发明了保证顶管机在高水压软弱地质条件下的安全接收技术及装置,建立了适用于临海复杂地层条件的顶管施工泥浆体系。 2.通过曲线钢顶管现场原位监测试验和室内足尺顶管模拟试验,揭示了曲线顶管施工过程中管道周围土压力分布、管节应力分布规律以及管幕群管顶进对土体的扰动规律,并建立了曲线顶管土压力和管节应力理论计算模型,优化了管幕顶进顺序和管节接头鹰嘴密封橡胶圈的结构,有效控制了管幕施工引起的地层变形,保证了高水压软弱地层中管节接头密封效果。 3.首次针对水平长距离曲线顶管管幕超大断面冻结重大安全风险控制技术难题,通过室内试验、数值模拟、现场工程模拟,揭示了新冻结方式地层冻结发展规律、结构形态和特征。通过工程实践创新了冻结方式、提出了冻胀-融沉控制方法、发明了"长距离曲线大管幕冻结止水与开挖协同的分段冻结新技术"并在工程中控制了曲线大管幕间冻结止水重大安全风险,取得了成功。 4.首次采用离心机非停机分块排液开挖方式,模拟该项工程开挖工况,揭示了不同开挖步骤、不同循环进尺条件下地层和建筑物变形的基本规律,优化了拱北隧道分部暗挖方案。 5.揭示了临海大断面隧道多重支护结构体系水压力分布规律,提出了临海大断面隧道防排水体系和变形缝的设置方法,研发了变形缝新型可排导止水带。

    五、社会经济效益,存在的问题 项目研究成果为环境要求苛刻的地下空间开发利用提出了新的思路和解决方案,提升了我国临海软土地区大断面暗挖隧道施工技术水平,大幅提升了我国临海软土地区大断面隧道暗挖工法的科技含量和施工技术水平,其推广应用具有重大的社会和环境效益。

    六、历年获奖情况 暂无。

批准登记号:
登记日期: 2019-01-22
研究起止时间: 2010-10-01 至 2017-12-31
所属行业: 交通运输、仓储和邮政业
所属高新技术类别: 现代交通
评价单位名称: 中国公路学会
评价日期: 2018-04-09