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“京张高铁八达岭地下车站施工关键技术研究”通过国铁集团科研课题结题验收

发布时间:2020-09-29 【字体:

  

       京张高铁全长174km,是我国京包兰快速客运通道的重要组成部分,八达岭地下车站是京张高铁线路上的一座重要大型车站,位于我国著名的八达岭风景区滚天沟停车场下方,设置在京张高铁新八达岭隧道内。八达岭地下车站地下建筑面积3.6,距离地面102.55m,两端大跨过渡段隧道最大开挖跨度32.7m、最大开挖断面面积494.4;车站由站台层、进站层、出站层共三层地下结构组成,站内大小洞室78 个、断面型式88 种、交贯面63 处,洞室间最小净距2.27m,是目前世界上“建设规模最大、埋深最大、开挖跨度和断面面积最大、建筑结构最复杂”的地下工程。

  该课题围绕八达岭长城站施工过程中遇到的关键技术问题,采用理论分析、数值模拟、现场监测、现场测试等研究方法,开展超大跨隧道及洞室群隧道的地质预报、支护结构设计、施工工法、变形控制标准、施工质量控制、爆破技术、通风技术等方面的研究,取得了以下创新成果:

  1)提出了围岩自承载的超大跨隧道设计理念,构建了超大跨隧道“一喷双锚”联合支护新体系,提出了超大跨隧道支护体系构件化设计方法。围岩自承载的设计理念是以“初支围岩承担全部荷载、二衬作为安全储备”为原则,将隧道周边一定范围内的围岩作为承担全部荷载的承载拱,承载拱的形状根据初始地应力场及隧道建筑限界确定,承载拱的厚度根据围岩所承受的拱轴力及围岩自身的强度确定。一喷双锚的联合支护体系是以格栅钢架和喷射混凝土加固表层围岩、普通砂浆锚杆和预应力锚杆加固浅层围岩、预应力锚索加固深层围岩的联合支护体系。构件化设计方法是将隧道周边一定范围内的围岩圈作为一个拱形结构进行强度、刚度和稳定性计算,从而设计锚杆、锚索、喷射混凝土和衬砌等支护结构。

  2)发明了超大跨隧道“品”字形开挖施工新工法。该工法工序简洁清晰、结构安全可靠、机械化程度高、施工效率高的特点,实现了超大跨隧道安全快速施工。

  3)建立了超大跨隧道“分步开挖变形量和总开挖变形量”双基准控制标准。实现了超大跨隧道施工过程变形分步管理,全程监控的目标。

  4)确立了复杂洞室群邻近爆破开挖振速控制标准,提出了洞室群及下穿古建筑的微震微损伤控制爆破技术,保护了八达岭长城古建筑。

  5)研发了高性能快速张拉新锚索和长寿命混凝土新材料,研制了超大变断面衬砌台车。通过增加锚索“倒刺”,采取分段高压注浆新工艺和改性硫铝酸盐水泥浆液,提高了锚索与注浆体之间的握裹力、注浆体与围岩之间的粘聚力,实现了注浆完成后1d 内锚索张拉。

  6)研发了隧道掌子面数码成像智能快速地质解译新技术,实现了掌子面地质信息自动化记录、快速围岩分级。

  课题提出的围岩自承载的设计理念,“一喷双锚”联合支护新体系,构件化设计方法,品字形开挖工法以及新型锚索,成功应用于八达岭长城站超大跨隧道的支护结构设计。提出的品字形开挖工法,与常规的双侧壁工法相比,去除了临时横撑和竖撑等大量的临时支护,采用机械化大断面开挖大幅度提高了施工工效,节省了工期。

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