中鐵一局膨脹巖地層引水隧洞變形控制技術(shù)達(dá)國內(nèi)領(lǐng)先水平

時(shí)間：2026年03月13日????作者：彭喜張伯成????點(diǎn)擊量： ????來源：

　　云南大理訊：滇中引水工程作為國家重大水利工程，是破解滇中地區(qū)水資源短缺的關(guān)鍵舉措，其中大理Ⅱ段施工6標(biāo)老青山隧洞、板凳山隧洞全長17675.164米，沿線59.62%的洞段穿越中等至強(qiáng)膨脹巖地層，膏巖地層交錯(cuò)分布，巖體具有親水性強(qiáng)、遇水易膨脹崩解、強(qiáng)度低等特性，施工中極易出現(xiàn)圍巖大變形、拱架扭曲、掌子面溜塌等問題，成為隧洞施工的“卡脖子”難題。

　　面對復(fù)雜地質(zhì)挑戰(zhàn)，中鐵一局牽頭開展《膨脹巖、膏巖地層引水隧洞變形機(jī)理及施工控制技術(shù)研究》，聯(lián)合中鐵一局五公司組建專項(xiàng)科研團(tuán)隊(duì)，歷經(jīng)多年技術(shù)攻關(guān)，成功研發(fā)出膨脹巖地層引水隧洞變形控制技術(shù)，經(jīng)評審達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，并斬獲中鐵一局科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，為同類工程施工提供了寶貴的 “中鐵方案”。

　　科研團(tuán)隊(duì)以工程實(shí)際需求為導(dǎo)向，從膨脹巖宏細(xì)觀特性研究入手，通過電鏡分析、物質(zhì)組成檢測、室內(nèi)力學(xué)試驗(yàn)等多種手段，首次將研究區(qū)膨脹巖劃分為無膨脹泥巖型、夾膨脹泥巖型等五種地層構(gòu)造類型，依據(jù)膨脹率、水穩(wěn)性及破壞形態(tài)建立了膨脹巖Ⅰ-Ⅳ級分級標(biāo)準(zhǔn)，精準(zhǔn)揭示了不同含水狀態(tài)下膨脹巖以拉伸破壞為主的拉剪混合破壞機(jī)制，為后續(xù)變形控制奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

　　針對傳統(tǒng)隧洞塑性區(qū)分析忽略側(cè)壓力的弊端，團(tuán)隊(duì)在參考Hoek-Brown準(zhǔn)則和 L.V.Rabcewicz滑移剪切模型的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新增加圍巖側(cè)壓力考慮因素，采用當(dāng)量半徑法估算隧洞截面，結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)得出圍巖塑性半徑為15.2m～21.6m，切向應(yīng)力在30°處達(dá)到最大值，首次提出適配板凳山隧洞的膨脹巖特性支護(hù)特征曲線，為支護(hù)參數(shù)優(yōu)化提供了科學(xué)依據(jù)。

　　在理論研究的支撐下，團(tuán)隊(duì)通過FLAC3D數(shù)值模擬與現(xiàn)場試驗(yàn)相結(jié)合，完成了從超前小導(dǎo)管到鋼拱架、噴射混凝土、系統(tǒng)錨桿的全維度支護(hù)參數(shù)優(yōu)化，為不同膨脹等級圍巖量身定制了差異化支護(hù)方案。

　　針對施工中單純依靠參數(shù)優(yōu)化仍無法解決的大變形問題，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新研發(fā)了一套匹配不同膨脹等級的施工控制技術(shù)體系，弱膨脹圍巖采用基于“三快”的邊挖邊襯技術(shù)，實(shí)現(xiàn)開挖、支護(hù)、成環(huán)平行作業(yè)，施工效率提升25%；中等膨脹圍巖應(yīng)用精準(zhǔn)測量預(yù)留變形量+非統(tǒng)一預(yù)拼鋼架技術(shù)，拱肩收斂位移降低33.9%；強(qiáng)膨脹及極強(qiáng)膨脹圍巖創(chuàng)新采用二次高壓注漿+讓壓鋼拱架工藝，錨桿抗拉拔力提升176.4%，有效破解了滲水環(huán)境下圍巖大變形及長期流變難題；針對富水高泥沙洞段，研發(fā)多級施工排水技術(shù)，水泵維修率降低40%，藥劑用量節(jié)約20%，從根本上解決了地下水浸泡導(dǎo)致的圍巖軟化問題。

　　此次技術(shù)攻關(guān)成果豐碩，團(tuán)隊(duì)累計(jì)編制研究報(bào)告1份，發(fā)表核心論文3篇、行業(yè)普刊2篇、SCI 1篇、EI 3篇，授權(quán)發(fā)明專利3項(xiàng)、實(shí)用新型專利4項(xiàng)，獲得中國水利工程協(xié)會(huì)工法4項(xiàng)。

　　從理論突破到技術(shù)創(chuàng)新，從參數(shù)優(yōu)化到工藝升級，中鐵一局科研團(tuán)隊(duì)以匠心攻堅(jiān)技術(shù)難題，以創(chuàng)新破解施工瓶頸，成功攻克了膨脹巖、膏巖地層引水隧洞施工的世界性難題，不僅為滇中引水工程順利推進(jìn)保駕護(hù)航，更推動(dòng)了我國水利隧洞工程在復(fù)雜地質(zhì)條件下施工技術(shù)的升級迭代。

　　該技術(shù)體系的形成與應(yīng)用，為全國乃至全球同類膨脹巖地層隧洞施工提供了可復(fù)制、可推廣的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，充分彰顯了中鐵一局五公司在水利工程領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力與創(chuàng)新能力。中鐵一局將繼續(xù)秉持科技創(chuàng)新理念，深耕工程技術(shù)研發(fā)，將科研成果轉(zhuǎn)化為更多實(shí)際生產(chǎn)力，為國家重大工程建設(shè)貢獻(xiàn)更多中鐵智慧與中鐵力量。