成果名称

公路隧道装配式机械化施工体系及关键技术研究

成果登记号

知识产权

完成单位

序号

单位名称

通讯地址

1

山东高速基础设施建设有限公司

山东省济南市历下区龙奥西路1号银丰财富广场D座

2

山东大学

山东省济南市山大南路27号

3

山东天勤工程科技有限公司

山东省菏泽市郓城县经济开发区金河路与工业三路交叉口路南

完成人

序号

姓名

工作单位

对成果的贡献

1

周磊生

山东高速交通建设集团有限公司

项目总负责

2

江贝

中国矿业大学（北京）

技术总负责

3

张田涛

山东高速基础设施建设有限公司

现场总负责

4

黄玉兵

山东大学

室内试验

5

荣文

山东高速信息集团有限公司

现场试验

6

章冲

山东大学

室内试验

7

齐辉

山东高速集团有限公司

现场试验

8

田垚

山东高速集团有限公司

现场试验

9

孔军

山东高速基础设施建设有限公司

现场试验

10

胡超

山东高速集团有限公司

现场试验

11

郑广顺

山东高速基础设施建设有限公司

现场试验

12

辛忠欣

山东大学

室内试验

13

李月祥

山东高速基础设施建设有限公司

现场试验

14

马玉琨

山东大学

室内试验

15

张晓

山东高速基础设施建设有限公司

现场试验

16

刘彪

北京城建设计发展集团股份有限公司

现场试验

17

张晓

山东大学

数值试验

18

王凯

山东高速基础设施建设有限公司

现场试验

19

孟俊

北京力岩科技有限公司

室内试验

20

丁猛

山东高速基础设施建设有限公司

现场试验

21

许硕

中国矿业大学（北京）

数值试验

22

蒋振华

山东大学

室内试验

23

高红科

中国矿业大学（北京）

现场试验

24

王鸣子

中国矿业大学（北京）

室内试验

25

李东浩

中国矿业大学（北京）

数值试验

26

吴文瑞

中国矿业大学（北京）

理论分析

27

刘寄婷

中国矿业大学（北京）

现场试验

28

肖宇驰

山东大学

室内试验

29

刘  悦

山东大学

数值模拟

30

王  悦

山东大学

室内试验

31

马凤林

中国矿业大学（北京）

室内试验

32

魏华勇

中国矿业大学（北京）

室内试验

33

冯耀霞

中国矿业大学（北京）

理论分析

34

赵梦薇

中国矿业大学（北京）

数值模拟

35

徐传杰

中国矿业大学（北京）

理论分析

成果公报内容

一、围岩力学参数快速获取与分级关键技术研究

1. 围岩力学参数快速获取关键技术研究

针对现场围岩力学参数快速精确测试难题，提出利用“数字钻机”随钻参数表征岩体力学参数的方法。基于岩土体弹塑性剪切失效准则，建立钻头切削岩体过程的力学分析模型，推导随钻参数与岩体力学参数关系模型，开展不同类型工程岩体在不同围压作用、不同钻进控制参量下的随钻参数快速获取试验及室内岩体力学试验，修正随钻参数与岩体力学关系模型，突破施工现场围岩力学参数快速获取关键技术。

2. 围岩钻进分级方法研究

根据“数字钻机”现场钻进过程快速获取的岩体力学参数，开展围岩不同单轴抗压强度、粘聚力、内摩擦角等参数与隧道稳定性的关系研究，揭示随钻参数与围岩质量的对应关系，建立基于数字钻探的围岩质量预测模型，构建围岩快速分级的方法及核心技术。

二、隧道施工过程围岩变形破坏及控制机制研究

基于随钻参数获取的岩体力学参数及围岩快速分级，开展不同围岩级别、不同支护方案的隧道施工过程围岩变形破坏及控制机制研究，分析不同条件下隧道围岩变形、应力演化规律及支护构件受力变化特征，明确隧道围岩变形破坏及控制机制。基于钻进参数快速获取的围岩强度、粘聚力和内摩擦角等力学参数，结合围岩质量分级情况，在隧道施工过程中进行支护方案和施工方法的快速优化。

三、隧道装配式机械化施工体系及关键技术研究

根据上述对隧道围岩力学参数及变形破坏控制机制研究，提出隧道装配式机械化施工体系，具体包括装配式支护拱架安装、混凝土机械化喷射及其他辅助工序，优化混凝土自动喷射及拱架全自动安装一体化的机械化施工关键技术，实现隧道初期支护快速、安全施工。

四、隧道机械化施工关键技术现场试验研究

依托隧道工程现场，利用自主研发的隧道装配式机械化施工关键技术，优化传统支护施工工艺，开展拱架机械化装配现场应用试验。明确机械化施工难点，提出装备及技术改进方案，进行装配式机械化施工工艺优化试验，保证拱架一次性快速拼装、初期支护体系完整、高强。基于现场拱架受力监测及围岩变形监测结果，建立现场围岩控制效果评价指标。优化混凝土喷射及拱架机械化拼装等各工序施工工艺，突破隧道装配式机械化施工关键技术，形成成套施工工法。

组织验收(评价）委员会名单

序号

姓名

单位

专业领域

职称

1

王旭春

青岛理工大学

岩土工程

教授

2

王来

山东科技大学

土木工程

教授

3

刘俊岩

济南大学

岩土工程

教授

4

王保群

山东交通学院

土木工程

教授

5

张思峰

山东建筑大学

岩土工程

教授

6

孙吉勇

山东省交通运输厅工程建设事务中心

岩土工程

研究员

7

万利

山东省交通规划设计院有限公司

土木工程

研究员

8

韩波

山东省科技统计分析研究中心

财务

高级会计师

9

王玉莉

山东省交通科学研究院

财务

高级会计师

组织验收(评价）单位：山东省交通运输厅、山东公路学会

验收(评价）意见

一、项目组提交的资料齐全，内容完整，完成了计划任务书确定的研究目标，符合验收要求。

二、项目组通过理论分析、数值分析、室内试验与现场试验等方法，开展了围岩力学参数快速获取与分级、隧道施工过程围岩变形破坏与控制机制、装配式高强约束混凝土拱架及装备等方面研究，取得了如下主要创新成果：

1. 提出了利用数字钻机随钻参数表征岩体力学参数的方法，研发了现场围岩力学参数快速获取与分级技术。

2. 明确了大断面隧道围岩变形破坏与控制机制，揭示了组合拱架力学特性及复合受力特性，构建了隧道高强约束混凝土拱架支护体系。

3. 研制了装配式机械化智能施工系列装备，形成了隧道约束混凝土拱架机械化施工工法，大幅提高了施工效率，保障了施工安全。

三、项目发表SCI/EI论文6篇，申请及授权专利7项。成果在滨莱高速乐疃隧道和新台高速红山隧道得到了成功应用，经济效益和社会效益显著。

四、根据项目财务报告列示情况，预算控制情况良好，经费使用总体合理，能够做到专款专用。

验收专家组一致同意该项目通过技术验收和财务验收。