一、课题来源与背景1、研究背景我国在本世纪初建成位于多年冻土区的青藏铁路昆仑山、风火山隧道,为高寒地区公路隧道建设积累了一些经验。但已建成的铁路隧道断面狭小,运营环境与公路隧道存在明显差异,既有的设计施工技术无法满足高海拔高寒多年冻土区公路隧道工程建设需求。在本项目建设之前,国内外尚未在高海拔高寒地区修建过高速公路隧道及路基工程,工程建设经验缺乏。2、课题来源2010年,中铁五局中标青海省共和至玉树公路A5合同段施工任务。工程位于高海拔高寒多年冻土区,为了保证安全、高效、快速施工,成立了《高海拔多年冻土区公路隧道、路基关键施工技术》课题攻关小组,并列入中铁五局2011年科技项目开发计划。项目研究起迄时间:2010年5月~2017年1月。二、研究目的与意义为了解决高海拔高寒多年冻土地区隧道安全进洞、隧道结构稳定性与耐久性、多年冻土区路基热稳定性和长期稳定性问题,同时有效避免施工质量通病及后期运营病害,有必要立项展开深入的研究。三、主要论点与论据本项目依托青海省共和至玉树公路A5合同段工程,由中铁五局集团有限公司、中铁五局集团第五工程有限责任公司自主开发。项目通过对高海拔多年冻土区公路隧道、路基关键施工技术进行了研究,主要取得了以下方面创新性成果:1、研发了高海拔多年冻土区隧道钢桁架弧棚洞口温控技术,综合运用管棚跟管超前支护等技术,优化了边仰坡永久生态防护措施; 2、根据洞内温度场的分布和变化规律,研发了适合高海拔多年冻土区隧道湿喷混凝土支护施工技术;3、改进了高海拔多年冻土区隧道衬砌台车,实现了一车多用;优化了支护结构,改进了二次衬砌型式;研发了一种利用平行隧道进行施工通风的方法;4、基于片块石通风路基技术、保温隔热路基技术、热棒路基技术,完善了高海拔高寒地区路基施工技术。四、创见与创新本项目授权发明专利2项,国家级工法1项,省级工法1项,发表论文1篇,主要创见与创新如下:1、研发了高海拔多年冻土区钢桁架弧棚专利技术和跟管管棚施工技术。本项目研发的钢桁架弧棚专利技术,提供了一种轻巧、简便、安装快速的大跨度钢桁架弧棚结构,解决了高海拔多年冻土区隧道洞口施工夏季隔热难、冬季保温难的问题,有效避免了洞口施工可能引起的热融滑塌;研发的跟管管棚施工技术,实现了一次性成孔及钻、锚、注一体化施工,能够快速支护完成,进洞施工,达到了节省时间及成本、保证工期的目的。2、本项目研发了适用于高海拔多年冻土区隧道施工的三层新型衬砌结构技术及湿喷低温早强混凝土技术:首先在隧道结构上将二衬以内人为因素造成的气温变化与永久冻土层隔离开,有效解决了现有技术难以解决的多年冻土区隧道所存在的冻融、冻胀造成的衬砌结构破坏、排水系统失效的问题,有效减少了后期病害的发生,确保了隧道结构稳定、耐久及运营安全;其次,针对高海拔多年冻土区隧道施工环境特点,研究了湿喷低温早强混凝土施工技术,达到了保护冻土并使混凝土喷层与冻土围岩共同受力的目的,有效缩短了工序循环时间,工效提高一倍以上。3、鄂拉山隧道地处高海拔高寒缺氧及多年冻土地区,属特长隧道,独头掘进约3km,类似高海拔高寒地区工程施工经验缺乏。本技术通过采用大功率轴流风机压入式通风,辅以射流风机等措施,并根据施工进展情况,充分利用主洞及横通道,分阶段研究确定通风方案,提高了排烟的速度,取得了良好的通风效果。4、在隧道衬砌台车设计时,兼顾两种断面衬砌尺寸进行设计考虑,后期对衬砌台车进行适当改装,实现一套台车能够衬砌二种类型断面,大幅降低了施工成本、提高施工效率。5、本项目结合工程实际,研发了适应于高海拔多年冻土区路基施工技术:片块石通风路基施工技术、保温隔热路基施工技术、热棒路基施工技术;保证了路基工程的耐久性、有效减少了运营期产生的病害及处治费用。6、青藏高原高海拔多年冻土地区由于其恶劣的自然环境,采用传统的生态防护技术植被混凝土容易开裂掉落、植被成活率低,本技术通过安装柔性主动防护网增强岩壁稳固性;然后喷射基层混凝土,使其与柔性主动防护网紧密粘贴;再铺设镀锌钢丝网,极大地防止了植被混凝土的开裂掉落;最后施工植被混凝土(对植被混凝土的配比进行研究改进),保证了恶劣自然环境下良好的生态防护效果。五、社会经济效益,存在的问题1、社会经济效益研究成果解决了高海拔高寒多年冻土地区隧道安全进洞、隧道结构稳定性与耐久性、多年冻土区路基热稳定性和长期稳定性问题,同时有效避免了施工质量通病及后期运营病害,在提高工程质量、保护环境和节省施工成本等方面效果显著,经济和社会综合效益明显,具有广阔的推广应用价值。2、存在问题无。