• “京張高鐵八達嶺地下車站施工關鍵技術研究”通過國鐵集團科研課題結題驗收

    發布時間:2020-09-29 【字體:

      

           京張高鐵全長174km,是我國京包蘭快速客運通道的重要組成部分,八達嶺地下車站是京張高鐵線路上的一座重要大型車站,位于我國著名的八達嶺風景區滾天溝停車場下方,設置在京張高鐵新八達嶺隧道內。八達嶺地下車站地下建筑面積3.6,距離地面102.55m,兩端大跨過渡段隧道最大開挖跨度32.7m、最大開挖斷面面積494.4;車站由站臺層、進站層、出站層共三層地下結構組成,站內大小洞室78 個、斷面型式88 種、交貫面63 處,洞室間最小凈距2.27m,是目前世界上“建設規模最大、埋深最大、開挖跨度和斷面面積最大、建筑結構最復雜”的地下工程。

      該課題圍繞八達嶺長城站施工過程中遇到的關鍵技術問題,采用理論分析、數值模擬、現場監測、現場測試等研究方法,開展超大跨隧道及洞室群隧道的地質預報、支護結構設計、施工工法、變形控制標準、施工質量控制、爆破技術、通風技術等方面的研究,取得了以下創新成果:

      1)提出了圍巖自承載的超大跨隧道設計理念,構建了超大跨隧道“一噴雙錨”聯合支護新體系,提出了超大跨隧道支護體系構件化設計方法。圍巖自承載的設計理念是以“初支圍巖承擔全部荷載、二襯作為安全儲備”為原則,將隧道周邊一定范圍內的圍巖作為承擔全部荷載的承載拱,承載拱的形狀根據初始地應力場及隧道建筑限界確定,承載拱的厚度根據圍巖所承受的拱軸力及圍巖自身的強度確定。一噴雙錨的聯合支護體系是以格柵鋼架和噴射混凝土加固表層圍巖、普通砂漿錨桿和預應力錨桿加固淺層圍巖、預應力錨索加固深層圍巖的聯合支護體系。構件化設計方法是將隧道周邊一定范圍內的圍巖圈作為一個拱形結構進行強度、剛度和穩定性計算,從而設計錨桿、錨索、噴射混凝土和襯砌等支護結構。

      2)發明了超大跨隧道“品”字形開挖施工新工法。該工法工序簡潔清晰、結構安全可靠、機械化程度高、施工效率高的特點,實現了超大跨隧道安全快速施工。

      3)建立了超大跨隧道“分步開挖變形量和總開挖變形量”雙基準控制標準。實現了超大跨隧道施工過程變形分步管理,全程監控的目標。

      4)確立了復雜洞室群鄰近爆破開挖振速控制標準,提出了洞室群及下穿古建筑的微震微損傷控制爆破技術,保護了八達嶺長城古建筑。

      5)研發了高性能快速張拉新錨索和長壽命混凝土新材料,研制了超大變斷面襯砌臺車。通過增加錨索“倒刺”,采取分段高壓注漿新工藝和改性硫鋁酸鹽水泥漿液,提高了錨索與注漿體之間的握裹力、注漿體與圍巖之間的粘聚力,實現了注漿完成后1d 內錨索張拉。

      6)研發了隧道掌子面數碼成像智能快速地質解譯新技術,實現了掌子面地質信息自動化記錄、快速圍巖分級。

      課題提出的圍巖自承載的設計理念,“一噴雙錨”聯合支護新體系,構件化設計方法,品字形開挖工法以及新型錨索,成功應用于八達嶺長城站超大跨隧道的支護結構設計。提出的品字形開挖工法,與常規的雙側壁工法相比,去除了臨時橫撐和豎撐等大量的臨時支護,采用機械化大斷面開挖大幅度提高了施工工效,節省了工期。

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