中鐵一局膨脹巖地層引水隧洞變形控制技術達國內領先水平

時間：2026年03月13日????作者：彭喜張伯成????點擊量： ????來源：

　　云南大理訊：滇中引水工程作為國家重大水利工程，是破解滇中地區水資源短缺的關鍵舉措，其中大理Ⅱ段施工6標老青山隧洞、板凳山隧洞全長17675.164米，沿線59.62%的洞段穿越中等至強膨脹巖地層，膏巖地層交錯分布，巖體具有親水性強、遇水易膨脹崩解、強度低等特性，施工中極易出現圍巖大變形、拱架扭曲、掌子面溜塌等問題，成為隧洞施工的“卡脖子”難題。

　　面對復雜地質挑戰，中鐵一局牽頭開展《膨脹巖、膏巖地層引水隧洞變形機理及施工控制技術研究》，聯合中鐵一局五公司組建專項科研團隊，歷經多年技術攻關，成功研發出膨脹巖地層引水隧洞變形控制技術，經評審達到國內領先水平，并斬獲中鐵一局科學技術獎一等獎，為同類工程施工提供了寶貴的 “中鐵方案”。

　　科研團隊以工程實際需求為導向，從膨脹巖宏細觀特性研究入手，通過電鏡分析、物質組成檢測、室內力學試驗等多種手段，首次將研究區膨脹巖劃分為無膨脹泥巖型、夾膨脹泥巖型等五種地層構造類型，依據膨脹率、水穩性及破壞形態建立了膨脹巖Ⅰ-Ⅳ級分級標準，精準揭示了不同含水狀態下膨脹巖以拉伸破壞為主的拉剪混合破壞機制，為后續變形控制奠定了堅實的理論基礎。

　　針對傳統隧洞塑性區分析忽略側壓力的弊端，團隊在參考Hoek-Brown準則和 L.V.Rabcewicz滑移剪切模型的基礎上，創新增加圍巖側壓力考慮因素，采用當量半徑法估算隧洞截面，結合現場監測數據得出圍巖塑性半徑為15.2m～21.6m，切向應力在30°處達到最大值，首次提出適配板凳山隧洞的膨脹巖特性支護特征曲線，為支護參數優化提供了科學依據。

　　在理論研究的支撐下，團隊通過FLAC3D數值模擬與現場試驗相結合，完成了從超前小導管到鋼拱架、噴射混凝土、系統錨桿的全維度支護參數優化，為不同膨脹等級圍巖量身定制了差異化支護方案。

　　針對施工中單純依靠參數優化仍無法解決的大變形問題，團隊創新研發了一套匹配不同膨脹等級的施工控制技術體系，弱膨脹圍巖采用基于“三快”的邊挖邊襯技術，實現開挖、支護、成環平行作業，施工效率提升25%；中等膨脹圍巖應用精準測量預留變形量+非統一預拼鋼架技術，拱肩收斂位移降低33.9%；強膨脹及極強膨脹圍巖創新采用二次高壓注漿+讓壓鋼拱架工藝，錨桿抗拉拔力提升176.4%，有效破解了滲水環境下圍巖大變形及長期流變難題；針對富水高泥沙洞段，研發多級施工排水技術，水泵維修率降低40%，藥劑用量節約20%，從根本上解決了地下水浸泡導致的圍巖軟化問題。

　　此次技術攻關成果豐碩，團隊累計編制研究報告1份，發表核心論文3篇、行業普刊2篇、SCI 1篇、EI 3篇，授權發明專利3項、實用新型專利4項，獲得中國水利工程協會工法4項。

　　從理論突破到技術創新，從參數優化到工藝升級，中鐵一局科研團隊以匠心攻堅技術難題，以創新破解施工瓶頸，成功攻克了膨脹巖、膏巖地層引水隧洞施工的世界性難題，不僅為滇中引水工程順利推進保駕護航，更推動了我國水利隧洞工程在復雜地質條件下施工技術的升級迭代。

　　該技術體系的形成與應用，為全國乃至全球同類膨脹巖地層隧洞施工提供了可復制、可推廣的技術經驗，充分彰顯了中鐵一局五公司在水利工程領域的技術實力與創新能力。中鐵一局將繼續秉持科技創新理念，深耕工程技術研發，將科研成果轉化為更多實際生產力，為國家重大工程建設貢獻更多中鐵智慧與中鐵力量。