高地温环境下隧道施工堵水与防护技术研究

1、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 中铁隧道集团技术中心 项目负责人 付仲润 联系 E mail fzr 2004126 起止年限 2014 年 08 月至 2015 年 12 月 中铁隧道集团制 二 一 年 国外 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 国矿物集团三河尖煤矿22102工作面发生大涌水 水温达50 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

2、地下帷幕从而拦截地下水 喷射灌浆 Jet Grouting 往孔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

3、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 究容 及 技 术 关 键 1 主要研究容 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 现 场试验研究 并在高黎贡

4、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 进行室试验 3 对室试验数据进行充分的分析 对比 总结形成室试验报告 4 依据室试验成果 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

5、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 70 1 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 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

6、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

7、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义务 未经甲 方书面同意 乙方不得向任何第三方泄露有关容 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 中铁隧道集团乙方 中铁隧道集团 技术中心 负责人 负责人 单位公章 单位公章 年月日年月日

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