川藏铁路隧道高海拔环境钻爆法施工装备选型配置思考

川藏铁路隧道建设面临高海拔、复杂地质条件、恶劣环境等方面的严峻挑战,其中,高海拔环境对隧道施工装备选型的影响尤为突出。为实现川藏铁路隧道机械化建造,以新建川藏铁路雅安至林芝段隧道建设为例,在分析高海拔环境影响因素的基础上,从动力系统、电气控制系统、流体控制系统、空压机性能等方面,重点论述高海拔环境对钻爆法隧道装备作业性能的影响。系统研究并针对性提出在高海拔高寒等极端环境下超前支护、开挖、初期支护、二次衬砌等钻爆法施工关键工序的装备选型建议,如超前钻探及支护设备、凿岩台车、拱架安装设备、混凝土喷射设备等,并提出"破碎机+皮带机"出渣、挖装运电动设备、移动式除尘等新型装备和技术在川藏铁路隧道建设中的应用建议。     

川藏铁路隧道工程

川藏铁路从成都经雅安、康定、昌都、林芝、山南到拉萨,依次穿越二郎山、折多山、高尔寺山、沙鲁里山、芒康山、他念他翁山、伯舒拉岭、色季拉山等8座高山,经过大渡河、雅砻江、金沙江、澜沧江、怒江、易贡藏布江、雅鲁藏布江等7大江河,全线隧道共计198座,总长1 223.451 km,占线路总长的70.2%;特长隧道46座,长724.441 km。工程面临的难题主要有高烈度、高地应力岩爆、软岩大变形、高地温和活动断裂。已开工建设段重点隧道有桑珠岭隧道（16.449 km）和达嘎拉隧道（17.310 km）,可能出现的长大隧道方案分布有泸定-康定段郭达山隧道（39 km）、康定-新都桥段折多山隧道（40 km）、雅江-理塘段沙鲁里山隧道（69 km）、理塘-巴塘段海子山隧道（37 km）、八宿-波密段伯舒拉岭隧道（59 km）、然乌-通麦段易贡隧道（50 km）。成都-雅安段41.184 km和拉萨-林芝段403.11 km于2014年底开工建设,康定-林芝段998.61 km已完成预可研工作,雅安-康定段299.482 km已完成可行性研究工作。     

川藏铁路隧道设计理念与主要原则

川藏铁路隧道工程规模大,地质条件极端复杂,高原高寒特殊气候显著,建设难度极大。为做好隧道工程的总体规划设计,通过大量调研、总结类似工程技术、专题研究和科技攻关,提出"科技引领、重视环境、安全智能"的川藏铁路隧道设计新理念,形成隧道选址、分合修、横断面、支护结构、防排水、防寒抗冻、防灾救援、机械化配套、施工通风和供氧、弃渣与环保、超前地质预报、施工组织等的主要设计原则,以期对川藏铁路隧道工程的规划和建设起到技术支撑作用。     

川藏铁路雅安至林芝段选线研究

以川藏铁路雅安—林芝段为研究背景，对影响川藏铁路雅安—林芝段选线的主要因素进行分析，并充分运用减灾选线理念，结合沿线工程环境特征，对选线理念进行了总结，提出了“地质先行、重视环保、合理展线、靠近既有交通走廊”等选线原则。     

川藏铁路隧道TBM适应性选型分析及不良地质对策与思考

川藏铁路具有高海拔、高寒、地质条件复杂、超长隧道众多、隧道埋深大、辅助坑道设置条件差和环境保护要求高等特点,隧道工程的顺利推进将是川藏铁路成功修建的关键因素之一,而众多的长大隧道全部采用钻爆法施工也将面临巨大挑战,在川藏铁路推广扩大TBM应用应更符合隧道发展的预期,但类似环境条件下TBM应用案例并不多。为提升TBM在川藏铁路隧道的适应性并推进其应用,结合川藏铁路隧道的建设总体要求、地质条件、环境特征和各类型TBM特点,充分吸收前期相关各方大量阶段性调查研究成果,对川藏铁路隧道TBM的应用进行了认真的系统分析与深入对比,综合性给出了川藏铁路隧道TBM的选择原则、适应性和选型结论,认为现阶段推荐的4座TBM隧道和敞开式TBM选型是合理的。另外,针对川藏铁路隧道的重大不良地质,对TBM的针对性设计、施工措施和下一步工程推进等方面提出了一些建议和思考。     

拉林铁路贡多顶隧道贯通

<正>川藏铁路拉萨至林芝段第三长隧、全长13.59 km的贡多顶隧道近日实现安全贯通。这是拉林铁路又一座海拔3 000 m以上隧道贯通,标志着全线重难点控制性工程取得阶段性突破。位于米林县卧龙镇范围内的贡多顶隧道,平均海拔3 100 m,最大埋深1 500 m,预计2020年7月建成。施工过程中主要面对岩爆、高地温、涌水三大挑战性难题,项目推行衬砌质量二维码实名制管理,采用二维码进行技术培训交底,确保施工安全和质量。     

川藏铁路TBM隧道建设挑战及装备创新设计探讨

川藏铁路具有显著的地形高差、强烈的板块活动、频发的山地灾害、脆弱的生态环境、严重的高寒缺氧等特征,是目前国内外最具有挑战性的铁路工程。为充分应对川藏铁路隧道建设过程中将面临的长大隧道多、地应力高、活动断层频繁等重大挑战,详细阐述各类复杂工况下采用TBM施工所面临的相应挑战。系统分析川藏铁路TBM创新设计理念及特点,从高原高寒、长距离硬岩掘进、岩爆、断层破碎带、大变形、突泥涌水、高岩温等方面进行TBM针对性创新设计分析,并提出:1)超前地质探测和处理是用于川藏铁路隧道TBM施工风险控制的主要手段;2)对于以岩爆为主的隧道,创新设计"双护盾+锚喷支护"的双护盾TBM或双支护TBM显得尤为重要;3)对于以大变形为主的隧道,宜首选双结构的敞开式TBM或进行其他结构方面的创新设计。     

川藏铁路首座超长隧道——桑珠岭隧道贯通

正2018年1月17日,中国川藏铁路首座超长隧道——桑珠岭隧道正式贯通。该隧道全长16.449 km,最高岩温达89.9℃,是目前中国铁路隧道修建中遇到的最高岩温隧道。川藏铁路是"天路进藏"的5条铁路之一,该铁路拉林段连接拉萨市与林芝市,将是西藏首条电气化铁路,该段铁路共有47座隧道,桥隧总长301 km,占比75%。桑珠岭隧道是川藏铁路中非常重要的控制性工程,位于西藏山南市桑加峡谷区,于2014年12月开工建设,经过1 200多名建设者1 125 d连续施工,攻克岩温高、岩爆强等难题才得以贯通。隧道内岩温最高达89.9℃,洞内环境温度最高达56℃。受高温影响,作业人员在作业区持续工作不能超过2 h。为解决岩温     

川藏铁路色季拉山隧道设计方案研究

色季拉山隧道为川藏铁路控制性工程之一,长度超越我国已建和在建山岭铁路隧道,特长隧道面临陡峻的高原地形、复杂的地质条件、恶劣的高原高寒环境和严格的环保要求,隧道修建将面对前所未有的技术难题。论文结合隧道环境及工程、水文地质条件及建设重难点,经专题研究,开展了多个高原复杂越岭线位、隧道分合修、特长隧道总体施工方法和防灾救援等重大工程方案研究,对TBM法隧道段设计、TBM设备选型及关键技术要求、长大辅助坑道设计、越岭防灾救援等关键设计方案进行分析论述,并针对高地应力下的硬岩岩爆防控关键技术提出成套设计方案。色季拉山隧道推荐38km长隧道越岭方案,采用"敞开式TBM为主,钻爆法为辅"的分修方案,按照"以人为本、有序疏散、安全待避、限时救援"的原则设计2座紧急救援站,制定了"预警先行,主、被动防控及作业人员安全防护"的岩爆综合防治技术。相关设计可丰富我国复杂环境下长大越岭隧道的设计技术,也可为后续类似工程的建设提供借鉴和参考。     

雅康高速二郎山隧道建设关键技术创新与实践

正1概述1.1工程意义雅安至康定高速公路(简称雅康高速)是国家公路网G4218联络线"雅安—叶城"的重要组成部分,其作为川藏高速公路的一段,是通往藏区的重要国防及生命通道。雅康高速起于雅安市草坝,接乐雅高速公路,设对岩枢纽互通式立交与雅安至西昌高速公路相接,经天全县、新沟、二郎山隧道、泸定、瓦斯沟,止于康定,路线全长134km。其中二郎山隧道长13.4 km,是雅康高速控制性工程,项目地理位置如图1所示。     

近2年我国隧道及地下工程发展与思考(2019—2020年)

我国隧道及地下工程在"十三五"期间得到了长足发展,尤其是在新型冠状病毒疫情突然来袭的艰难形势下,2019—2020年无论是质还是量方面,铁路、公路、地铁等领域的隧道工程建设都取得了骄人的成就。对比分析近2年我国铁路、公路、地铁等领域隧道整体建设情况,从工程特点、工程难题及对应技术创新等方面,对佛莞城际狮子洋隧道、郑万铁路小三峡隧道、汕头海湾隧道等已建隧道工程,及大瑞铁路高黎贡山隧道、天山胜利隧道、川藏铁路色季拉山隧道等新开工隧道工程进行分析阐述。系统梳理近2年我国隧道及地下工程领域所取得的技术进步及未来发展中仍需要进一步突破的建设技术需求:1)基于渭武高速木寨岭隧道、引汉济渭秦岭隧洞、汕头海湾隧道等工程的建设,高地应力软岩变形控制技术、硬岩岩爆监测及处置技术、高地震烈度区海底隧道修建技术等,取得了较大突破与成功应用;国产大直径TBM和异型大断面隧道掘进机制造及应用技术迈上了新台阶,国产盾构主轴承及整机再制造装备得到了成功验证与应用;高压水耦合辅助破岩技术、基于大数据挖掘技术的盾构/TBM巡航掘进技术等在隧道行业中进行了尝试应用。2)面对穿江越海、川藏铁路等极端环境或复杂地质条件下的隧道建设需求,新型破岩方法、多功能混合型TBM装备、低真空管道磁浮隧道建设技术等亟需取得突破。3)针对传统隧道工程理念方法难以解决川藏铁路隧道等极端复杂地质隧道工程的关键性难题,提出隧道场的概念,指出应逐步建立并完善隧道场解重构理论与方法,革新极端复杂地质隧道设计理念;结合隧道及地下工程的复杂性、多变性、不可预测性等特点,有目的、有计划地促进"智能建造"、"5G"等先进技术与隧道及地下工程的有机融合。     

川藏铁路隧道钻爆法施工成套装备技术体系研究

为实现川藏铁路高起点、高质量、高标准的建设目标,针对高原长大隧道群在地质、气候、生态等方面的风险和挑战,系统性地开展钻爆法成套装备技术体系研究。首先,对川藏铁路隧道钻爆法施工面临的主要挑战进行系统分析,提出与工程特点紧密结合的高原环境、复杂地质、生态环境、机群协同4方面装备技术需求,并详细阐述对应装备的适应性设计技术。然后,以常规地质标准化配置和特殊地质针对性处置为策略,提出川藏铁路隧道施工成套装备体系的建议方案,以适应川藏铁路一般性及特殊风险隧道建设的需要。最后,针对川藏铁路工程对数字化、信息化管理的更高要求,开展以装备数据为驱动的围岩分级与动态设计、装备机群施工调度、施工质量在线评价关键技术的初步探索。通过建立智能成套装备机群协同作业平台,依托机械化、信息化、智能化为川藏铁路安全、优质、高效、绿色建设提供支撑。     

川藏高速公路(西藏段)北线选线方案研究

川藏高速公路建设具有极其重大的政治、军事、经济意义,但因沿线地质与地形条件复杂、构造活动强烈、气候条件极端而面临巨大的困难,合理的选线方案无疑是川藏高速公路成功修建的最重要前提之一。以川藏高速公路(川藏界至昌都段)北线为例,采用计算智能辅助选线软件与常规选线手段相结合,根据地形与地质条件、技术标准、工程规模、工程难度及可实施性等综合因素,由粗到细遴选出最优方案,供类似项目科学选线参考。     

泥巴山深埋特长隧道关键技术设计对策

泥巴山隧道长达10km,是雅安至泸沽高速公路上的超特长公路隧道。该隧道具有埋深大、地形、地质复杂,海拔较高、气候条件复杂等显著特点。隧道的最大埋深达1650m,且山顶起伏极小,形成山体宽厚,导致通风设计、施工难度极大。本文从运营安全和施工安全的角度,分析了泥巴山隧道的关键技术及解决思路,提出了初步对策措施。     

基于有限元分析的高地应力软岩隧道蠕变特性研究

高地应力软岩隧道变形量大,变形时间长,蠕变效应显著,给隧道的设计、施工和运营带来巨大的挑战,运用数值模拟的方法,深入研究了拟建川藏铁路康定至林芝段二郎山隧道蠕变特性。结果表明:隧道的埋深越大,围岩初期的变形速率越大,隧道围岩在开挖完成后2～3个月变形趋于稳定,在埋深为1 500 m和2 000 m时,开挖完成后180天,隧道围岩有加速蠕变的趋势。     

西南地区第一长隧——成兰铁路平安隧道贯通

正2017年2月16日10:18我国西南地区最长隧道——成兰铁路平安特长隧道贯通。平安特长隧道作为成兰铁路的控制性工程之一,是成兰铁路全线最长的隧道,也是目前我国在西南地区已贯通的第一长隧,隧道设计为双洞单线,单线长度28.4 km。中铁隧道集团有限公司承担隧道进口段19 km的施工任务。平安特长隧道位于四川省阿坝州茂县至松潘段的岷江河谷地段,隧道建设跨越岷江左岸的宝顶沟自然保护区,是大熊猫、川金     

中国隧道工程技术发展40年

简要介绍中国隧道工程的基本情况,特别是改革开放40年来中国在修建隧道工程上取得的成绩。已建成的36 103 km交通隧道中有34 708 km是在改革开放后建成的,占96%。重点从特长隧道、深埋隧道、大断面隧道、高海拔隧道及复杂条件下的隧道工程等方面阐述中国在修建重大隧道工程中遇到的挑战及取得的成就,指出:特长隧道面临的主要技术挑战是地质勘察的准确性、快速施工以及运营防灾等问题;深埋隧道面临的挑战主要有高地应力、高水压、高地温的"三高"难题;大断面隧道不仅在设计方面技术难度大,在施工方面也面临诸多挑战;高海拔隧道面临的主要挑战是冻融问题和高原缺氧问题;在各种复杂环境下修建了大量的隧道工程,包括岩溶、瓦斯、高地应力、高压富水、膨胀岩等各种复杂地质条件下和在复杂城市环境下修建的浅埋、大跨、城市地下立交等隧道工程,并在隧道工程修建技术上取得了新突破。从勘察、设计、施工、运营等方面提出中国隧道工程今后的发展方向主要是从发展速度向发展质量的转变。中国隧道工程40年来的成就离不开国际隧道工程技术的发展,而中国隧道工程的发展也对国际隧道工程的发展做出了贡献。     

川藏第一隧——雅康高速二郎山隧道贯通

正由四川交投集团投资建设、中铁隧道局集团施工的雅康高速公路二郎山隧道于9月26日贯通。雅康高速公路是由川入藏的首条高速公路,建成通车后将结束川藏线没有高速公路的历史。二郎山隧道全长13.5 km,是川藏第一长隧。隧道因地质条件极其复杂,被专家称为"地质博物馆"。隧址区域处于板块交界     

川藏铁路隧道钻爆法施工机械选型与开挖方法探讨

对于川藏铁路隧道工程采用钻爆法施工机械的选型,分析了近二十年来高原寒区铁路长大隧道无轨运输施工机械配置情况,针对川藏铁路隧道不良地质和现有的应对措施,介绍与之相适应的机械设备,并对有利于隧道钻爆法机械化施工的开挖方法提出建议。     

川藏铁路隧道工程重大不良地质应对方案探讨

针对川藏铁路雅安至林芝段特殊地质背景下的高地应力软岩大变形、高地应力硬岩岩爆、高地温、活动断裂、富水构造带等不良地质问题,系统阐述了5种重大不良地质的工程特征和主要危害,在调研和分析国内外类似工程建设经验基础上,提出了相应的处置原则和工程对策:1)软岩变形隧道遵循优化洞形、主动加固、分级控制、强化支护的处置原则;2)岩爆隧道遵循预警先行、主动控制、多机少人、保证安全的处置原则;3)高地温隧道遵循加强地质预报、热害分级防控、综合降温配套、合理适配材料、强化劳动保障的处置原则;4)活动断裂段按照小震不坏、中震可修、大震不垮的总体设防目标,遵循预留空间、优化断面、节段设计、运营监测的处置原则;5)高压富水构造带遵循超前长距离预报、超前泄水降压、超前堵水限排、超前围岩加固、加强支护结构、加强监测的处置原则。