記者獲悉，近日,“高寒高烈度特長深埋山嶺隧道建設關鍵技術及應用”項目獲得天津市2020年度科學技術進步獎二等獎。
巖爆是高地應力地區巖石工程中特有的一種地質災害現象，在隧道開挖過程中巖體中聚積的彈性變形勢能突然猛烈釋放，導致巖石爆裂并彈射出來，是影響隧道施工進度和安全的主要因素，由于它的高度復雜性，至今仍是巖石力學世界性難題之一。從國內外研究現狀看，巖爆的預測、防護沒有公認的、成熟的理論和方法，仍需進行深入的研究。
“高寒高烈度特長深埋山嶺隧道建設關鍵技術及應用”項目由中鐵隧道勘測設計院有限公司、中鐵隧道局集團有限公司、中鐵第六勘察設計院集團有限公司、西南交通大學等單位共同完成。中鐵隧道勘測設計院有限公司副總工程師、項目第1完成人、總負責人畢經東介紹，該項目依托的烏茲別克斯坦卡姆奇克隧道工程，為中亞第一長隧，被稱之為烏國“總統一號工程”，項目研究成果有效解決了工程建設面臨的高寒、高烈度、高地應力等惡劣環境條件，并形成了一整套隧道建設、運營標準體系，填補了烏國公路、鐵路隧道建設相關領域的空白。
“卡姆奇克隧道工程隧址區最低氣溫-42℃，最冷月平均氣溫-16℃，位于Ⅸ度地震烈度區，隧道最大埋深1270m，圍巖強度應力比達到了2.7~7，工程建設過程中發生中等強度以上巖爆3000多次，對隧道施工造成了極大干擾，嚴重影響隧道正常施工和進度。如何對巖爆進行有效預測和防護，是控制隧道施工安全和工程進度的主要因素，處理不好極易造成開挖面的嚴重破壞，設備損壞，乃至人員的重大傷亡。而隧道洞口及洞外排水溝的防凍保溫、隧道淺埋及斷層帶抗減震措施則是決定隧道后期安全運營的關鍵所在。”畢經東說。
從2013年至2018年，畢經東團隊聯合西南交通大學、中鐵隧道局等單位，形成了科研攻關小組，分工明確，結合實際深入施工現場，通過針對性的理論分析和數值計算，總結科學的災變機理和防治對策，并依托卡姆奇克隧道工程提出了一系列抗減震、巖爆防治及防凍害技術措施。
“項目建立的基于灰關聯熵BP神經網絡的圍巖綜合參數高地應力巖爆預測模型，有效提高了巖爆預測精度，預測準確率從傳統方法的50%提高到71.2%；提出的重疊導洞法、微上臺階法、水平應力隔斷法三種應力釋放的方法，以及超前小導管巖爆主動防治技術，有效降低了巖爆強度；此外，項目組研發的擁有完全自主知識產權的防護系統模塊化安裝和快速移動的巖爆防護臺車，實現了巖爆地段安全快速施工。項目組先后獲得國家專利6項、省級工法1項、軟件著作權1項，發表論文16篇。” 畢經東說。
“項目研究不僅要技術創新，更需要打造強大的團隊。”中鐵隧道勘測設計院有限公司總經理、國務院特貼專家賀維國介紹：“我們組建了由教授級高工、高工、工程師以及助理工程師不同梯隊的科研隊伍，全程參與項目的研發，充分獲得歷練的機會，先后培養了教授級高工1人、高級工程師5人，工程師4人，培訓技術人員100余人。”
“我們團隊里面有設計單位、有高校、有施工企業，實現了產學研用一體化。理論與設計結合，技術與工程配套，優勢互補，聯合開發了巖爆預測及防護體系、綜合抗減震技術、隧道防凍保溫技術以及相關的工藝、設備，聯合編制了科技成果報告，聯合推進了科技成果的轉化和工程化示范，促進了課題研究與應用的順利推進。”賀維國表示。 畢經東介紹，項目已成果應用于卡姆奇克隧道工程，提前100天完成隧道貫通，節約成本約1.6億元。如今，項目技術成果還推廣應用到拉林鐵路布喀木隧道、米林隧道、崗木拉山隧道、引漢濟渭工程秦嶺隧道等工程。（受訪者供圖 科技日報記者 馬愛平）
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