国家铁路局拟推荐国家科技奖项目公示
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一、项目名称
《高速铁路太行山特长隧道群建造技术》
二、推荐单位
国家铁路局
三、项目简介
石太客运专线为我国首条开工建设的山区高速铁路,连接山西河北两省,为绕避大面积煤矿采空区,减少占压煤炭资源,以太行山特长隧道群穿越太行山脉。太行山特长隧道群总长约40km,是本线关键控制性工程,包括太行山隧道和南梁隧道,其间仅以一条峡谷相隔。太行山隧道全长27.8km,是亚洲最长的高速铁路山岭隧道。南梁隧道全长11.526km,两条单线隧道渐变成一条双线单洞隧道,开挖断面最大达300m2。太行山特长隧道群建设时,我国尚无高速铁路隧道建设标准,亦无可借鉴的实践经验。同时,隧道群存在长段落膨胀性膏溶角砾岩、富水断层破碎带、高承压岩溶地下水等多种重大不良地质问题。因此,太行山特长隧道群建设面临巨大的技术挑战和安全风险。
太行山特长隧道群于2005年6月开工建设,2007年12月贯通。2009年4月全线开通运营。自2004年开始,集合研究、设计、施工及运营等资源联合攻关,攻克了多项技术难题,填补了我国高速铁路特长隧道群建造技术多项空白,构建了时速250km高速铁路隧道建造技术标准体系,为我国高速铁路隧道建设起到了重要的支撑作用。创新成果如下:
1.主要技术内容
(1)首次构建了时速250km高速铁路隧道建造技术标准体系,首创了铁路特大断面隧道单双洞渐变技术,成功地解决了特大断面隧道喇叭口段的设计和施工难题。
(2)创新了高速铁路隧道综合勘察技术,采用多种勘察新技术,攻克了复杂地形地质条件下长大深埋隧道勘察技术难题及可溶岩地区隧道涌水量预测难题。
(3)首次建立了隧道围岩稳定性多层次、多目标的综合评价体系及铁路隧道围岩分级的概率分级方法,解决了高速铁路大断面隧道围岩稳定性评价及围岩分级技术难题。
(4)创建了膏溶角砾岩地层高速铁路大断面隧道设计及施工关键技术,解决了膨胀性膏溶角砾岩地层中修建隧道的设计和施工难题。
(5)首创了高速铁路特长隧道防灾救援技术,填补我国铁路隧道防
灾救援、安全疏散、运营通风及防灾通风等领域的技术空白,形成了高速铁路特长隧道防灾救援技术体系。
2.获专利10项,其中发明专利4项,实用新型专利6项。
3.技术经济指标、应用推广及效益情况
研究成果全部应用于石太客运专线太行山特长隧道群建设及运营,保证了隧道安全、快速、优质建设,节约工程投资6446.3万元。石太客运专线开通以来已安全运营近5年,太行山特长隧道群发挥着重要作用。石太客运专线的开通运营大大提高了通道内铁路旅客运输服务水平,使石家庄至太原的旅客列车旅行时间由原来的5小时缩短到1小时以内,对推动沿线区域经济、旅游业发展及区域国土开发都具有重要意义,其社会经济效益显著。
创新成果已推广应用于哈大线、沪昆线、大西线和沈丹线等铁路隧道勘察设计及施工中,取得了良好的示范作用。
发表学术论文40余篇,获软件著作权2项,研究成果纳入《高速铁路设计规范(试行)》和《铁路隧道防灾救援疏散工程设计规范》,形成铁路行业标准时速250km隧道通用参考图,为推动行业技术发展做出重大贡献。
四、主要完成人及技术贡献
1.王俊峰(单位:铁道第三勘察设计院集团有限公司),技术贡献:提出了本项目的总体设计新理念和方法,制定了太行山特长高速铁路隧道建造技术研究路线,研究提出了石太客运专线及太行山特长隧道主要技术标准。
2.许再良(单位:铁道第三勘察设计院集团有限公司),技术贡献:提出了太行山特长隧道综合勘察总体方案,解决了复杂地质条件下长度深埋高铁隧道勘察技术难题。提出了膏溶角砾岩隧道的工程措施及对策。
3.索晓明(单位:铁道第三勘察设计院集团有限公司),技术贡献:主持编制了《铁路隧道防灾救援疏散工程设计规范》;组织开展了隧道结构断面形式与结构参数优化研究和高速铁路超大断面隧道单洞变双洞过渡段结构设计研究。
4.易庆良(单位:石太铁路客运专线有限责任公司),技术贡献:组织协调太行山及南梁特长隧道支护设计、精确贯通、长大隧道群通风及防灾救援等一系列工程技术难题的攻关和创新,对排烟采用竖井的位置方案提出了优化意见。
5.李国和(单位:铁道第三勘察设计院集团有限公司),技术贡献:主持完成“石太客运专线特长隧道围岩稳定性的影响因素及其工程效应研究”和“石太客运专线特长隧道重大工程地质问题及对策研究”,提出了高铁长大隧道综合勘察流程和新技术应用模式,创新了高铁大断面隧道围岩稳定性评价及分级方法。
6.马志富(单位:铁道第三勘察设计院集团有限公司),技术贡献:主持完成“特长隧道防灾救援、安全疏散及通风技术研究”、“膏溶角砾岩工程特性及隧道结构与施工安全对策研究”,主笔编写《铁路隧道防灾救援疏散工程设计规范》。
7.赵勇(单位:铁道部工程设计鉴定中心),技术贡献:参与研究并创新了高速铁路特长隧道防灾救援疏散工程设计,提出排烟采用竖井形式的方案。参与并决策了250公里速度目标值铁路隧道断面形式、主要支护参数等主要技术标准。参与了隧道膏溶角砾岩地层的研究,制定了隧道围岩变形控制对策。
8.丰明海(单位:铁道部工程设计鉴定中心),技术贡献:对太行山特长隧道选址和综合勘察技术方案的制定做出了重要贡献。组织提出了膏溶角砾岩地层高铁大断面隧道围岩分级标准及工程措施。
9.李建华(单位:中铁隧道集团有限公司),技术贡献:组织了“膏溶角砾岩工程特性及隧道结构与施工安全对策研究”课题实施,并参与了施工现场重大技术攻关方案的制订和决策。
10.张隽(单位:中铁十二局集团有限公司),技术贡献:作为项目施工负责人,进行技术方案制定,主持科研施工现场实施和技术攻关,成功地解决了超大断面隧道喇叭口段施工难题。
11.雷波(单位:西南交通大学),技术贡献:参加“特长隧道防灾救援、安全疏散及通风技术研究”,搭建了隧道火灾模型试验台,建立了计算联络通道临界风速的模型。
12.朱永全(单位:石家庄铁道大学),技术贡献:参加了膏溶角砾岩工程特性及隧道结构与施工安全对策研究和超大断面隧道喇叭口段的研究,创新了膏溶角砾岩地层中修建隧道的设计和施工中关键技术,解决了超大断面隧道喇叭口段的设计和施工难题。
13.赵建峰(单位:铁道第三勘察设计院集团有限公司),技术贡献:主持膏溶角砾岩工程特性及隧道结构与施工安全对策研究,首次提出了奥陶系膏溶角砾岩的分类和围岩分级标准。研究采用综合物探方法成功解决