一局隧道
滇中引水工程作为国家重大水利工程，是破解滇中地区水资源短缺的关键举措，其中大理Ⅱ段施工6标老青山隧洞、板凳山隧洞全长17675.164米，沿线59.62%的洞段穿越中等至强膨胀岩地层，膏岩地层交错分布，岩体具有亲水性强、遇水易膨胀崩解、强度低等特性，施工中极易出现围岩大变形、拱架扭曲、掌子面溜塌等问题，成为隧洞施工的“卡脖子”难题。
面对复杂地质挑战，中铁一局牵头开展《膨胀岩、膏岩地层引水隧洞变形机理及施工控制技术研究》，联合中铁一局五公司组建专项科研团队，历经多年技术攻关，成功研发出膨胀岩地层引水隧洞变形控制技术，经评审达到国内领先水平，并斩获中铁一局科学技术奖一等奖，为同类工程施工提供了宝贵的 “中铁方案”。
科研团队以工程实际需求为导向，从膨胀岩宏细观特性研究入手，通过电镜分析、物质组成检测、室内力学试验等多种手段，首次将研究区膨胀岩划分为无膨胀泥岩型、夹膨胀泥岩型等五种地层构造类型，依据膨胀率、水稳性及破坏形态建立了膨胀岩Ⅰ-Ⅳ级分级标准，精准揭示了不同含水状态下膨胀岩以拉伸破坏为主的拉剪混合破坏机制，为后续变形控制奠定了坚实的理论基础。
针对传统隧洞塑性区分析忽略侧压力的弊端，团队在参考Hoek-Brown准则和 L.V.Rabcewicz滑移剪切模型的基础上，创新增加围岩侧压力考虑因素，采用当量半径法估算隧洞截面，结合现场监测数据得出围岩塑性半径为15.2m～21.6m，切向应力在30°处达到最大值，首次提出适配板凳山隧洞的膨胀岩特性支护特征曲线，为支护参数优化提供了科学依据。
在理论研究的支撑下，团队通过FLAC3D数值模拟与现场试验相结合，完成了从超前小导管到钢拱架、喷射混凝土、系统锚杆的全维度支护参数优化，为不同膨胀等级围岩量身定制了差异化支护方案。
针对施工中单纯依靠参数优化仍无法解决的大变形问题，团队创新研发了一套匹配不同膨胀等级的施工控制技术体系，弱膨胀围岩采用基于“三快”的边挖边衬技术，实现开挖、支护、成环平行作业，施工效率提升25%；中等膨胀围岩应用精准测量预留变形量+非统一预拼钢架技术，拱肩收敛位移降低33.9%；强膨胀及极强膨胀围岩创新采用二次高压注浆+让压钢拱架工艺，锚杆抗拉拔力提升176.4%，有效破解了渗水环境下围岩大变形及长期流变难题；针对富水高泥沙洞段，研发多级施工排水技术，水泵维修率降低40%，药剂用量节约20%，从根本上解决了地下水浸泡导致的围岩软化问题。
此次技术攻关成果丰硕，团队累计编制研究报告1份，发表核心论文3篇、行业普刊2篇、SCI 1篇、EI 3篇，授权发明专利3项、实用新型专利4项，获得中国水利工程协会工法4项。
从理论突破到技术创新，从参数优化到工艺升级，中铁一局科研团队以匠心攻坚技术难题，以创新破解施工瓶颈，成功攻克了膨胀岩、膏岩地层引水隧洞施工的世界性难题，不仅为滇中引水工程顺利推进保驾护航，更推动了我国水利隧洞工程在复杂地质条件下施工技术的升级迭代。
该技术体系的形成与应用，为全国乃至全球同类膨胀岩地层隧洞施工提供了可复制、可推广的技术经验，充分彰显了中铁一局五公司在水利工程领域的技术实力与创新能力。中铁一局将继续秉持科技创新理念，深耕工程技术研发，将科研成果转化为更多实际生产力，为国家重大工程建设贡献更多中铁智慧与中铁力量。
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通 讯 员：彭 喜 张伯成
本期编辑：闫 娜
审 核：张少鹏
