科技日报记者 马爱平
记者获悉，近日,“高寒高烈度特长深埋山岭隧道建设关键技术及应用”项目获得天津市2020年度科学技术进步奖二等奖。
岩爆是高地应力地区岩石工程中特有的一种地质灾害现象，在隧道开挖过程中岩体中聚积的弹性变形势能突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来，是影响隧道施工进度和安全的主要因素，由于它的高度复杂性，至今仍是岩石力学世界性难题之一。从国内外研究现状看，岩爆的预测、防护没有公认的、成熟的理论和方法，仍需进行深入的研究。
“高寒高烈度特长深埋山岭隧道建设关键技术及应用”项目由中铁隧道勘测设计院有限公司、中铁隧道局集团有限公司、中铁第六勘察设计院集团有限公司、西南交通大学等单位共同完成。中铁隧道勘测设计院有限公司副总工程师、项目第1完成人、总负责人毕经东介绍，该项目依托的乌兹别克斯坦卡姆奇克隧道工程，为中亚第一长隧，被称之为乌国“总统一号工程”，项目研究成果有效解决了工程建设面临的高寒、高烈度、高地应力等恶劣环境条件，并形成了一整套隧道建设、运营标准体系，填补了乌国公路、铁路隧道建设相关领域的空白。
“卡姆奇克隧道工程隧址区最低气温-42℃，最冷月平均气温-16℃，位于Ⅸ度地震烈度区，隧道最大埋深1270m，围岩强度应力比达到了2.7~7，工程建设过程中发生中等强度以上岩爆3000多次，对隧道施工造成了极大干扰，严重影响隧道正常施工和进度。如何对岩爆进行有效预测和防护，是控制隧道施工安全和工程进度的主要因素，处理不好极易造成开挖面的严重破坏，设备损坏，乃至人员的重大伤亡。而隧道洞口及洞外排水沟的防冻保温、隧道浅埋及断层带抗减震措施则是决定隧道后期安全运营的关键所在。”毕经东说。
从2013年至2018年，毕经东团队联合西南交通大学、中铁隧道局等单位，形成了科研攻关小组，分工明确，结合实际深入施工现场，通过针对性的理论分析和数值计算，总结科学的灾变机理和防治对策，并依托卡姆奇克隧道工程提出了一系列抗减震、岩爆防治及防冻害技术措施。
“项目建立的基于灰关联熵BP神经网络的围岩综合参数高地应力岩爆预测模型，有效提高了岩爆预测精度，预测准确率从传统方法的50%提高到71.2%；提出的重叠导洞法、微上台阶法、水平应力隔断法三种应力释放的方法，以及超前小导管岩爆主动防治技术，有效降低了岩爆强度；此外，项目组研发的拥有完全自主知识产权的防护系统模块化安装和快速移动的岩爆防护台车，实现了岩爆地段安全快速施工。项目组先后获得国家专利6项、省级工法1项、软件著作权1项，发表论文16篇。” 毕经东说。
“项目研究不仅要技术创新，更需要打造强大的团队。”中铁隧道勘测设计院有限公司总经理、国务院特贴专家贺维国介绍：“我们组建了由教授级高工、高工、工程师以及助理工程师不同梯队的科研队伍，全程参与项目的研发，充分获得历练的机会，先后培养了教授级高工1人、高级工程师5人，工程师4人，培训技术人员100余人。”
“我们团队里面有设计单位、有高校、有施工企业，实现了产学研用一体化。理论与设计结合，技术与工程配套，优势互补，联合开发了岩爆预测及防护体系、综合抗减震技术、隧道防冻保温技术以及相关的工艺、设备，联合编制了科技成果报告，联合推进了科技成果的转化和工程化示范，促进了课题研究与应用的顺利推进。”贺维国表示。 毕经东介绍，项目已成果应用于卡姆奇克隧道工程，提前100天完成隧道贯通，节约成本约1.6亿元。如今，项目技术成果还推广应用到拉林铁路布喀木隧道、米林隧道、岗木拉山隧道、引汉济渭工程秦岭隧道等工程。（受访者供图）
