1)成果简介:大断面黄土隧道施工时,土体扰动区域大,难以形成承载拱,极易坍塌,且坍塌前无明显先兆。埋深较浅时,隧道施工极易产生地表裂缝,地表沉降难以控制。因此,大跨度黄土隧道工程建设难度极大。项目以陕西省神木至府谷双向六车道高速公路墩梁隧道工程为依托,历时6年,针对大跨度黄土隧道结构稳定性难以控制的关键问题,从大跨度黄土隧道变形规律、设计支护参数、施工方法以及变形量测方法4方面进行了系统研究,形成了大跨度黄土公路隧道修建成套技术。项目首先分析了大跨度黄土隧道变形时空效应,揭示了大跨度黄土隧道变形规律;提出了大跨度黄土隧道初期支护采用“钢架+喷射混凝土+钢筋网+锁脚锚杆(管)+纵向连接筋”组合结构,即取消系统锚杆,增设锁脚锚杆(管),提出了与施工方法相结合的合理支护参数,创新了大跨度黄土隧道支护技术;提出了大跨度黄土隧道洞口段施工采用双侧壁导坑法,洞身段施工采用三台阶留核心土法,浅埋段地基承载力较低的隧底采用钢管注浆加固的措施,攻克了大跨度黄土隧道易发生大变形、坍塌的技术难题;提出了采用全站仪对边量测进行隧道变形监测的方法,给出了全站仪的精度要求和测站设置的最佳距离,提高了隧道监控量测精度和效率。项目成果申请发明专利5项,重要核心期刊发表论文7篇(EI收录3篇),培养研究生5名。成果被纳入国家行业标准《公路隧道设计细则》(JTG/T D70-2010)、《铁路黄土隧道技术规范》(Q/CR 9511-2014)、陕西省交通运输厅发布的《陕西省公路建设工程质量工作指导意见》(陕交发[2012]41号),同时被纳入全国公路工程试验检测人员资格考试用书《隧道》(发行4.05万册)。编制了企业标准《高速公路标准化施工技术指南》(连续刚构桥梁和隧道)(已由人民交通出版社出版),应邀举办了9次共计2500余人参加的全国技术培训与交流会,对提升我国大跨度黄土公路隧道设计施工技术整体水平有推动作用。项目成果直接应用于墩梁隧道工程,有效控制了黄土隧道施工大变形,预防了塌方事故。推广应用于陕西省神木至府谷高速公路神木隧道、大同至西安铁路客运专线马家庄隧道(世界上最长的铁路客专黄土隧道长9.362km)、国家高速公路网包头至茂名(G60)陕西境黄陵至延安公路扩能工程18座隧道(分离式双向六车道黄土公路隧道群总长50.053km)等国家重点建设项目,经济和社会效益特别显著。著名隧道专家中国工程院王梦恕院士等专家组成的鉴定委员会认为:该项目研究成果量测方法有突破,支护技术有创新,工程实践有应用,总体上达到国际先进水平。2)主要创新点(1)通过现场监控量测,分析了大跨度黄土隧道变形时空效应,揭示了大跨度黄土隧道变形规律,为大跨度黄土隧道修正设计和指导施工提供了理论依据。(2)提出了大跨度黄土隧道初期支护采用“钢架+喷射混凝土+钢筋网+锁脚锚杆(管)+纵向连接筋”组合结构,即取消系统锚杆,增设锁脚锚杆(管)。并依据现场监控量测和对比分析,提出了与施工方法相结合的合理支护参数,创新了大跨度黄土隧道支护技术。(3)提出了大跨度黄土隧道洞口段施工采用双侧壁导坑法,洞身段施工采用三台阶留核心土法,浅埋段地基承载力较低的隧底采用钢管注浆加固的措施,编制了《大跨度黄土隧道施工作业指南》,攻克了大跨度黄土隧道易发生大变形、坍塌的技术难题。(4)通过现场对比试验和测试精度分析,提出了采用全站仪对边量测进行隧道变形监测的方法,给出了全站仪的精度要求和测站设置的最佳距离,提高了隧道监控量测精度和效率。