高速铁路特长水下高风险隧道盾构施工及对接技术

获2012年度中铁工程总公司科技进步特等奖；2012年度中国施工企业管理协会技术创新成果一等奖。

该课题依托广深港高铁狮子洋隧道开展科研。狮子洋隧道是国内第一条线路最长、标准最高的高速铁路水下隧道，工程难度极大、施工风险高。隧道全长10.8KM，速度目标值350KM/h，被誉为中国铁路世纪隧道，也是世界上速度目标值最高的水下隧道；隧道三次穿江越洋，其中狮子洋水面宽3300m，水深26.6m，设计水压0.67MPa，为超高水压水下隧道；隧道为国内首次在软硬不均地层岩层中采用大直径气压调节式泥水盾构施工，是国内第一次采用盾构“相向掘进、地中对接、洞内解体”的施工技术。

本研究课题属隧道及地下工程领域，综合了力学、材料学、机械设备等多学科知识，采用现场及室内实验、理论分析、数值模拟等多种方法，形成了一套高速铁路特长水下隧道盾构法施工关键技术，适用于类似工程设计、施工经验类比和技术指导，主要成果内容如下：

(1)首次采用一种裸光纤测试方法进行管片接触面及连接螺栓受力状态测试，得出了隧道管片衬砌结构受力特征，验证了管片全断面均处于受压状态。实测管片内力结果与国家现行规范设计的管片内力差值较大，现行管片配筋率可以降低20～25%；环纵向连接螺栓受力实测值(最大40MPa)远小于工程采用螺栓的强度等级(600MPa或800MPa)，应选配低强度等级螺栓，降低工程成本。

(2)结合软土地层盾构隧道建设中事故、运营中变形及周边介质抗力发生的变化，一次拼装式管片成为外扩式不稳定结构。通过采用修正的梁-接头模型方法分析拼装式管片衬砌的可能破坏特征，提出了盾构隧道管片衬砌后增设二次衬砌的必要性。

(3)为控制管片结构在富水地层中位移，研发了同步注浆方法与装置，解决了现有注浆方法在富水地层注浆效果差的缺陷。

(4)高水压强渗透地层减压限排技术在狮子洋隧道成功应用，确保高水压下换刀的人身安全。该技术获得国家发明专利，为类似工程提供技术新思路，换刀新方法。

(5)水下盾构长距离“精确掘进硬对接、洞内解体现浇筑”技术，在不采用其它辅助措施条件下，实现了水下特长盾构隧道高精度对接(平面贯通误差小于30mm，高程贯通误差小于20mm)，解决了我国长距离水下盾构隧道相向掘进、快速对接施工的难题。