研究以陕西省神木至府谷高速公路墩梁隧道(国内首座分离式双向六车道黄土公路隧道)为工程依托,采用资料分析与现场调研、理论分析、数值模拟、现场测试和工程验证相结合的综合研究手段,开展了大跨度黄土公路隧道结构稳定性及控制技术研究。取得了如下主要创新成果:
(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采用双侧壁导坑法,洞身段采用三台阶留核心土法,湿陷性黄土地层采用基底注浆加固,编制了《大跨度黄土隧道施工作业指导书》,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;
项目成果实用性强,有创新性,有力支持了依托工程建设,并在多座大跨度黄土公路隧道建设中得到推广应用,社会和经济效益显著。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/TD70-2010)、《铁路黄土隧道技术规范》(Q/CR9511-2014)、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。