《贵广铁路科研立项申请书--长大隧道快速施工关键技术与装备研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《贵广铁路科研立项申请书--长大隧道快速施工关键技术与装备研究（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、科研课题建议书长大隧道快速施工关键技术与装备研究目 录一、立项背景二、立项必要性 三、前期研究工作基础 四、解决的主要技术问题及达到的目标 五、主要研究内容及研究方法 六、年度计划及年度目标 七、主要参研单位和研究人员八、经费预算 一、立项 背景据不完全统计，截止到2008年底，我国已经建成 的铁路隧道总长度已经超过4200km,在建铁路隧道 总长度已超过4700km，即将开工和规划建设的隧道 总长度超过5000km,预计到2012年，我国建成通车 的铁路隧道的总数量将突破10000座，总长度将突 破10000公里。由此可见我国铁路隧道建设的总量 已经远远领先世界其他国家铁路隧道。 l但是我国
2、铁路长大隧道施工的快速修建技术水平、 施工装备及国产化总的技术发展速度缓慢，整体技 术仍相当落后，主要表现在：第一，以钻爆法为基础的快速施工技术体系尚未 完成，在开挖爆破、围岩稳定性控制、快速支护与 衬砌、机械化作业线设备配套技术、施工通风与环 境控制、施工安全与风险控制、自然生态环境保护 与治理等方面，许多关键技术难题尚未取得突破， 施工进度差别很大，事故隐患较多，工后环境影响 较大。第二，以钻爆法为基础的机械化设备配套 几乎只有在硬岩或围岩稳定性较好的条件下才能 实现快速施工，而且作业线的主要设备都立足于 从国外引进，自主创新开发的品种少、质量较差 、故障多、主要技术性能参数与铁路隧道施工
3、条 件不匹配，因而影响作业效率，难以在大多数工 程上形成先进的机械化作业线，制约了全行业整 体技术的全面发展和进步。第三，对于软岩和土质隧道，机械化程度配 套低，大多数仍用钻爆法或人工为主的作业，对 围岩扰动大，安全风险高，支护困难，进度缓慢 。许多施工单位，硬把基本成熟的硬岩施工机械 化配套方案用于软岩隧道，既不能形成快速施工 ，也不是真正意义上的机械化。 l 近期，集团公司对瑞典及西班牙的三个隧道施工工地等国 外隧道施工机械设备配套进行了专题考察，我们的体会是： 机械化程度高，配套完整。从开挖、出碴运输、钻孔注浆和 锚杆、初支、喷混凝土、通风和衬砌等各工序都配置了配套 的全机械化作业生产线
4、，机械化程度较我国高，且配套完整 。他们采用三联机械手真正实现了工装的配套，既环保又安 全，也可以真正控制支护质量，同时还可以因回弹比例小（ 一般为10%左右）而有效降低施工成本。 l 21世纪是隧道与地下工程更加迅速发展的世纪，未来二十 年，我国交通隧道的工程规模将越来越大，技术难度也越来 越高，为加快工程建设，必须解决钻爆法长大隧道快速施工 ，特别是快速开挖和支护问题，同时要迅速提高机械化施工 技术水平。 l 为此开展隧道快速施工关键技术及装备研究，解决我 国铁路修建技术方面的快速施工、设备配套及国产化问题， 对促进施工进度，缩短工期，保证施工安全，提升隧道施工 装备实力与国产化，形成我国
5、修建铁路理论技术体系水平作 用重大。二、立项必要性l 目前，国内长大隧道钻爆法无轨运输施工具有 设备配套落后、机械化施工效率低、施工工艺变 化快、操作简单、各工作面实行人海战术、劳动 强度大、安全隐患大、环境条件差等特点。但是 ，许多企业为了节约投入，减少设备投入，仍然 在我国山区铁路地质情况多变条件下的长大隧道 施工中首选此方法，严重影响着目前铁路又好又 快的发展局面。因此对于钻爆法“隧道快速施工 关键技术及装备研究”课题深入进行科研攻关具 有重要意义。l 我国隧道钻爆法施工的机械化配套及装备研 究是以衡广铁路复线的“大瑶山隧道”为转折点， 引进了四臂液压台车、混凝土输送泵、12米全液 压钢
6、模衬砌台车。二十多年来，我国铁路机械化 施工技术和管理人员，充分发挥聪明才智，依靠 自己的辛勤努力，在铁路长大隧道机械化硬岩施 工配套方面取得了一定进步，开发和总结，配套 了从开挖与运输、初期支护、施工通风、仰拱铺 底、防水作业到衬砌等机械化施工作业线，大大 提高了工程质量和施工效率。但随着铁路建设的 大发展，中国的劳动力成本的相对低廉，施工企 业为追求利益的最大化，多采用人海战术，以减 少投入相对较高的机械化配套设备。再加上定额 的调整，因而在钻爆法施工的设备配套和国产化 研究上未能更进一步发展，反而有后退的趋势。 特别是软岩、富水土质隧道等工况转化频繁，设 备配套和快速施工水平较低，因此有
7、必要对长大 铁路隧道快速施工关键技术和装备进行研究。贵广铁路隧道众多，占全线的54%，其中10公里以上隧 道9座，借助贵广铁路长大隧道的修建，对设备配套进行 深入研究，进一步完善隧道开挖与运输、钻注一体化、钢 拱架安装、仰拱铺底、自动防水铺设作业、施工通风、衬 砌作业线的机械化施工配套及国产化，使其合理配套、协 调运转，形成一套完整的，具有理论指导、工法完善的机 械化体系，确保施工安全、快速进行，不仅必要，而且急 需。l 新建贵阳至广州铁路工程中，长大隧道都是大断面单洞 双线隧道，采用钻爆法有轨运输方式施工，辅助坑道设置 多种多样，施工通风难度很大。有的长大隧道存在瓦斯等 不良地质，独头通风距
8、离长，施工通风是隧道安全施工的 保障，施工通风难度大；多数长大隧道有平导、斜井、竖 井等辅助坑道，施工通风方式复杂，施工通风机械设备配 套形式多样。因此需结合长大隧道的实际工程进展开展专 项研究、解决实际施工通风难题，针对长大隧道开展施工 通风技术方案研究是十分必要的。l 在铁路隧道软岩及不良地质施工机械化配套方 面，要从不同工况、软硬岩分别进行研究，切实从 开挖与运输、施工通风、钻注一体化、初期支护钢 架拼装、仰拱铺底、防水版自动铺设作业到衬砌作 业的机械化施工作业线，一定程度上提高工程质量 和施工效率。但由于国内基础工业依然相对薄弱， 至目前为止，国产的大型液压冲击钻机及配套的液 压系统仍
9、然达不到性能及成本的预期要求，装载机 、挖掘机、自卸汽车、混凝土输送泵等设备由于为 通用机械，合资产品的性能质量及价格虽基本能够 满足隧道建造预期要求，但其内燃动力却造成隧道 空气的严重污染。钢模板衬砌台车由于其结构相对 简单，在国内已经广泛的设计制造应用，但大部分 设计制造的钢模板衬砌台车均存在刚度不足问题， 跑模事故时有发生。特别是防水板自动铺设、钻注 一体化、钢拱架拼装机等国内没有开发，因此，采 用全套国产化（含合资）设备来满足隧道施工作业 流水线的需求，还存在很多需要继续努力的课题研 究。l 自大瑶山隧道引进全套进口的钻爆法隧道施工 机械装备以来，在国内隧道建造中基本得以坚持 使用的机
10、械设备有各型液压凿岩台车、装载机、 挖掘机、干喷机、自卸汽车、混凝土输送泵、钢 模板衬砌台车等产品。而当时引进的喷砼机械手 及三联机设备在隧道施工中早已鲜有使用。由于 隧道建造标准的提高，快速施工的要求，以及技 术方面的进步，当初引进的进口设备的种类、型 号、规格已经不能完全满足隧道建造新的标准化 及流水线作业要求，需要继续开发研究。因而， 随着铁路建设发展趋势、环境保护要求的提高及 环保要求的强制实施、国内劳动力价格的提高、 隧道建设技术进步的要求、质量标准提高的要求 、成本降低的要求、施工速度及安全要求的提高 等，隧道建造机械化装备的进一步开发势在必行 。l 在长大隧道机械化配套的同时，摸
11、清隧道快 速施工机械设备配套国产化设施的成本，提供经 济指标参考，为投资及施工投入的控制确定范围 ，进而检验和完善隧道快速施工设备国产化与即 将发布的新铁路双线隧道机械化施工概预算定 额”之间的适用情况，保证各项配置的经济合 理性意义将更加重大。三、前期研究工作基础l 我集团是我国在隧道与地下工程方面特级大型专业化施工 企业，长期奋战在长大隧道科技开发的前沿，承担了大量的 有关长大隧道工程的科研、施工、设计和设备制造工作。特 别是拥有科研所、设计院、设备制造公司以及集团专家委员 会和以钱七虎、施仲衡、梁文灏等一批为代表的外聘资深专 家，在长大隧道施工技术研究领域内取得了许多研究成果， 具有丰富
12、的实践经验，先后主持了大瑶山长大隧道、军都山 长大隧道、云台山隧道、米花岭隧道、秦岭隧道、广州地铁 、城陵矶长江隧道、圆梁山长大隧道、乌鞘岭长大隧道、太 行山长大隧道和包家山公路长大隧道等国内有重大影响的科 研工作，积累了丰富的经验。近20多年来完成了许多与隧道 快速施工与设备配套和装备国产化有关的重大科研项目，包 括国家863项目在内的多项科研成果，国家、省部级在内的的 多项技术进步奖项，并拥有多项国家发明及实用新型专利。 科研成果直接应用到铁路长大隧道、公路长大隧道、水底隧 道、城市地铁等工程的施工中，多项研究成果获得了国家、 省部级科技进步奖，有些成果还分别纳入到铁路隧道喷锚 构筑法技术
13、规范、铁路隧道施工规范及公路隧道施 工规范中，为我国隧道及地下工程作出了重要贡献。 l 本课题研究工作以隧道局总工程师办公室负责 人牵头，以王梦恕院士为首的专家委员会和外聘 资深专家梁文灏院士等为顾问，形成以总工办、 专业设备中心、工程部、合同部、科研所、隧道 院、设备制造公司和集团贵广指挥部等骨干技术 人员组成的科研攻关组，参加本项目的研究人员 具有丰富的隧道与地下工程、越江隧道、山岭长 大隧道设计以及新技术、新材料的开发研究与应 用经验。我们注重理论结合实践，紧密结合施工 现场开展科研攻关，投入的工作人员能通过实测 数据确保理论计算的正确性，以现场科研攻关阶 段成果指导施工，并在现场施工实
14、践中完善科研 成果。我单位部分获国家级和省部级科技进步奖励的项 目如表1所示。表1 部分获国家级和省部级科技进步奖的科研 项目序号获 奖 项 目 名 称获 奖 情 况 1大瑶山长大铁路长大隧道修建 新技术1989年获铁 道部科技进步特等奖，1990年获全国施工新 技术优 秀项目奖，1992年获国家科技进步特等奖 2北京地铁浅埋暗挖法综合配套 技术1987年获北京市科技进步一等奖，1995年获国家科技进 步二等奖 3单线铁 路长隧道快速施工配套 技术与设备1998年获南昆线优 秀科技成果一等奖，1998年获获铁 道 部科技进步二等奖，1999年获国家科技进步三等奖 4铁路隧道复合衬砌支护技术研
15、究1988年获国家科技进步三等奖6繁华城区修建地下大型立交多 功能地铁车 站综合技术1998年获中国铁路工程总公司科技进步一等奖，1999年 获铁 道部科技进步二等奖 7铁路隧道平导独头施工通风综 合配套技术1994年获河南省科技进步一等奖8浅埋黄土质双线铁 路隧道施工 新技术1989年获铁 道部科技进步二等奖9浅埋、偏压、三线铁 路隧道修 建综合技术1995年获铁 道部科技进步二等奖10多线、大跨、浅埋隧道在 岩堆中施工技术研究获2003年度铁道学会二等奖。11双线铁 路隧道长独头施工 通风应 用技术及效益研究2003年度铁道学会科技进步三等奖12软硬不均地层及复杂环 境 隧道复合盾构的研究
16、与掘 进技术获2005年度中国铁路工程总公司科技进 步特等奖、 2006年度国家科技进步二等 奖 13南昆铁路综合修建技术获2003年度国家科技进步二等奖 14秦岭隧道修建技术获2004年度国家科技进步二等奖 15富水砂质粉土层超浅埋小 间距大跨城市隧道修建技 术获2005年度建设部华夏科技进步二等奖16高压、富水、岩溶、长大 隧道修建技术2007年、2008年度分别获 河南省科技进 步一等奖、 铁道学会二等奖四、解决的主要技术问题及达到的 目标针对贵广、兰渝铁路工程、施工及地质特点，本 课题解决的主要技术问题和达到的目标一个是快 速施工的关键技术，一个是装备问题。分述如下： 1、软岩及复杂地质隧道快速施工关键技术软岩、土质隧道、大断面破碎带、富水、富瓦 斯、地热、高危岩爆等复杂地质条件下，由于各 有特点，施工方法差异很大，针对性的处理手段 不同，应分别根据具体情况研究其快速施工的特 殊关键技术，实现小循环、快开挖、早支护，保 证安全，控制危害发生的目的。2、长大隧道机械化配套技术
