高地温环境下隧道施工堵水与防护技术研究

建 议 密 级秘密批准密级编号 合同编号：隧研合 2010-16中铁隧道集团科技创新计划项 目 合 同 书项目名称：高地温环境下隧道施工注浆材料与喷射隔热混凝土研究课题类别：重大课题 重点课题 引导课题 承担单位：中铁隧道集团有限公司技术中心项目负责人：付仲润联系电话：13653889572 E-mail：fzr-2004起止年限：2014年08月至 2015年12月 中铁隧道集团有限公司制二一年国 内 外 现 状 及 简 要 说 明20世纪60年代以来，在复杂地质条件下修建隧道越来越多，遇到高地温的地质问题也越来越多，需要解决的高地温条件下注浆堵水材料与配比以及喷射砼材料配比技术研究等关键技术难题。国内徐州矿物集团三河尖煤矿22102工作面发生大涌水，水温达50，山东新巨龙矿业公司辅二大巷涌水，水温达49；两煤矿巷道都是高地温环境，两煤矿公司在高地温情况下对注浆堵水和喷射砼做了一些研究，虽取得了一些成果，但目前国内更深入研究还很少，尤其是隧道施工中几乎是空白。20世纪90年代以来，国内外在高地温隧道注浆堵水技术上采用了渗透灌浆(Permeation Grouting)给钻孔中灌浆形成一个地下帷幕从而拦截地下水、喷射灌浆(Jet Grouting)往孔内高压喷射水泥浆或水泥浆混合物阻隔地下水并能支撑土层和冷冻截水具有阻水和支撑土层作用等一些新方法。注浆及喷射砼材料采用耐高温水泥，参入传热性能较差的外加剂。注浆及喷射砼所用的水泥采用高炉矿碴水泥，注浆材料及喷射砼材料充分考虑高地温与水泥水化热共同作用下，水泥强度降低与水灰比的关系以及高地温可能引起的喷砼裂纹。目前国内外采取的措施主要是在喷砼与围岩间设置强度较高有机隔材料，减小围岩与喷砼间的热传递，在喷砼间增加散热措施，如喷冷水养护，径向预埋散热管，降低水泥水化热的外加剂。喷射混凝土作为隧道结构体系与围岩直接接触的部分，其硬化体本身的性能、混凝土与围岩的粘结性能是关系到支护结构作用能否很好发挥的关键问题。随着隧道建设逐渐向长大深埋方向发展，热害(高地温)问题日见突出，在湿(干)热环境条件下，喷混凝土的物理力学指标以及与岩石的粘结性能都会发生较大变化，可能出现强度倒缩加剧、系统体积稳定性变差以及与岩石粘结力严重损失，甚至脱粘开裂丧失支护作用。当地温超过30时，即为高地温。隧道工程中如果出现高地温问题，一方面恶化作业环境，降低劳动生产率，还会严重威胁施工人员的生命安全；另一方面也会影响施工材料的选用及混凝土的耐久性，同时因为其产生的附力温度应力也将引起衬砌裂缝，严重影响到隧道的稳定性。像高黎贡山隧道这样的富水高地温隧道在我国还是首次遇到，即使在国外也十分罕见。随着我国铁路隧道建设进程的不断加快，提高铁路隧道防排水技术水平已经成为当前时分紧迫的任务。因此，研究高地温条件下注浆堵水材料与配比以及喷射砼材料配比技术等具有重要经济、安全和生产效益。主 要 研 究 内 容 及 技 术 关 键1.主要研究内容（1）高地温条件下注浆堵水材料与工艺研究；（2）喷射隔热混凝土研究。2.技术关键（1）高地温条件下隧道注浆堵水材料的配合比、耐高温性、扩散半径、凝胶时间等指标的研究；（2）高地温条件下隧道快速堵漏材料的研究；（3）高地温条件下喷射混凝土原材料选择、外加剂、配合比选定、养护试验研究。（4）高地温条件下注浆堵水及喷射砼施工工艺的研究。本课题主要针对高黎贡山隧道地热、富水、断裂破碎带、岩溶等地质风险，通过对高温高压水条件下的隔热技术、堵水加固技术进行充分的理论分析和大量的室内、现场试验研究，并在高黎贡山隧道施工中推广应用。在此基础上总结出一套安全、经济、有效的高地温隧道施工技术，为高黎贡山隧道安全、优质建成提供技术保障。采 用 的 研 究 和 试 验 方 法主要研究方法（1）资料调研、收集、专家咨询、综合分析，确定研究重点制定阶段计划，阶段性目标的过程控制；（2）室内材料试验研究：经过充分的调研咨询后，进行理论分析计算，确定材料选择，模拟现场温度、适度等环境，进行室内试验；（3）对室内试验数据进行充分的分析、对比、总结形成室内试验报告；（4）依据室内试验成果，进行现场试验，对现场试验数据进行分析总结，得出结论，并进行产品生产、工艺的应用、改进、完善推广；（5）分析整理所有研究的数据资料，得出研究成果。达 到 的 目 标 、技 术 经 济 指 标 和 成 果 形 式1.预期达到的目标通过本项目的研究，形成一套高地温条件下隧道注浆堵水及喷射砼关键技术和施工工艺，取得较好的社会效益、经济效益和安全效益。2.成果形式研究报告、工作报告、科技论文、影像资料以及相应材料、装备的生产应用等。3.社会经济和环境效益预测随着国内隧道修建深度不断增大，地温也随之升高。依托高黎贡山隧道地热、富水、断裂破碎带、岩溶等地质特点进行注浆材料、注浆工艺以及喷射砼材料、配比、工艺研究，其研究成果可直接应用于高黎贡山隧道注浆堵水施工，喷砼施做，控制施工风险，确保施工安全，保护周围环境，具有较大的经济、社会和环境效益，也为今后类似条件的隧道提供参考和借鉴，可产生更大的社会及经济价值。经费来源预算（万元）经费支出预算（万元）科 目预算数科 目预算数集团公司款项其他款项合计总部拨款项目自筹来源预算合计70万支出预算合计701、集团公司经费70万一、人员费15万20万2、国家拨款二、设备费 15万15万3、部拨款1、购置费8万8万4、地方政府拨款2、试制费5万5万5、中国中铁股份有限公司拨款3、租赁费2万2万6、单位自筹款三、相关业务费27万27万7、其它来源1、材料费10万10万2、燃料及动力费3万3万3、测试及化验费5万5万4、会议及差旅费4万4万5、资料费咨询费3万3万6、文整费2万2万四、课题管理费8万8万五、其它费用（税）5万5万单 位 分 工 及 集 团 公 司 经 费 分 配分担单位或部门研 究 任 务 及 分 工集团公司经费分配（万元）总部拨款项目自筹款技术中心材料所分 年 度 进 度 安 排根据施工组织安排，本课题进度计划如下：2014年8月10月 完成国内外相关资料调研、施工调查及实施大纲编制； 2014年11月2015年3月进行理论研究和室内试验，现场试验前期准备，提交阶段性科研报告 2015年4月2015年6月开展现场试验，提出初步科研成果提交，提交阶段性科研报告；2015年7月2015年9月现场推广应用及成果完善，提交初步研究报告；2015年10月2015年12月总结文整、查新及评审鉴定。编写整个课题的工作报告、研究总报告和有关专利技术。分 年 度 拨 款 计 划经费来源2014年2015年验收通过合 计拨款35万25万10万70万项目自筹款合 计35万25万10万70万合 同 共 同 条 款依据中华人民共和国技术合同法，经协商签订本合同。签约各方除遵守有关法律、法规及中铁隧道集团科技创新工作管理办法的相关规定外，还将谨守下述权利和义务条款：一、科研合同一经甲、乙双方签字盖章，即成为对双方均具有约束力的正式文件。二、在合同履行过程中如遇特殊情况需变更合同内容，经甲方同意后，签定变更合同协议，作为本合同附件方可生效实施。三、乙方中途撤销或不履行合同时，甲方视不同情况部分或全部追回所拨经费、物资。四、乙方应于当年六月和十二月底前将年度项目进展情况（含经费使用情况）报甲方。未按规定报送者，甲方有权暂停拨款。五、重大课题及重点课题应于当年的十二月底前报送阶段研究报告；未按规定报送者，甲方有权暂停拨款。甲方组织专家对乙方报送的阶段研究报告进行评审验收，上一阶段验收通过后方拨付下一阶段研究经费；若阶段验收认为课题存在重大问题，甲方可根据实际情况调整课题的研究方向、更改研究内容或终止课题研究；若造成重大问题的责任在乙方，甲方可追回已经拨付给乙方的研究经费。六、乙方应在规定期限内完成合同规定要求，并同时向甲方提出鉴定/评审/验收办法规定的全套技术资料，以供甲方组织鉴定、评审或验收，未经甲方同意，乙方不得向外发表有关内容。七、科研成果（包括技术、工艺、材料、产品、软件、文件、专利、工法等）其权属归中铁隧道集团有限公司所有。未经书面许可，任何单位和个人不得转让和传播，不得用于为中铁隧道集团的市场竞争对手服务。八、乙方应对研发过程中涉及的技术情报和资料承担保密义务，未经甲方书面同意，乙方不得向任何第三方泄露有关内容。九、合同约定需偿还研发投入资金的，乙方必须按时偿还。十、在履行本合同的过程中，确因难以克服的技术困难，导致研发部分或全部失败所造成的损失，风险责任由甲乙双方共同承担。十一、在合同履行过程发生争议，双方应当协商解决，协商不成的，可按照中铁隧道集团内部经济纠纷调解办法的规定，申请调解。签 约 各 方 甲方：中铁隧道集团有限公司 乙方：中铁隧道集团有限公司 技术中心 负责人： 负责人： 单位公章： 单位公章：年 月 日 年 月 日请预览后下载！