【桥隧创新周周探】昌宁隧道

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▲ 昌宁隧道进口

我的名片

• 姓名：云南省昌宁至保山高速公路昌宁隧道

• 生日：2022年（计划建成时间）

• 籍贯：云南昌宁

• 长度：5454米

• 类型：高速公路特长隧道

• 特点：地处滇西横断山区，是隧道建设难度最大、工程风险最高、地质条件最复杂的“瓶颈”地带

• 建设单位：云南昌保高速公路建设开发有限公司

• 设计单位：中交第二公路勘察设计研究院有限公司

• 施工单位：广西路桥工程集团有限公司

我的独特之处

昌宁隧道左线长5452m，右线长5425m，最大埋深406m，围岩主为Ⅳ、Ⅴ级。隧道区位于柯街-昌宁复背斜东翼，该背斜属昌宁-营盘-亚练弧形构造一部分，为线路通过区最主要、最重要的构造，核部地层主要为寒武系浅变质岩、强-中风化片岩，隧道区断裂构造发育，并穿越多条断裂带。

洞身开挖揭露的围岩以强～全风化变质砂岩夹片岩、中风化变质砂岩夹片岩为主，岩层间多夹杂炭质岩、石英石及泥质填充物，节理裂隙发育，裂隙水发育，岩层走向不一，受应力挤压破碎，整体性和稳定性差~极差—软弱破碎。

▲ 隧道围岩薄层状、破碎

▲ 褶皱扭曲、无序

隧址区地处川藏铁路南部滇西横断山区，受三大板块和喜马拉雅地震带的剧烈影响，构造作用强烈、地形起伏高差大、山地灾害频发，是隧道施工中建设难度最大、工程风险最高、区域工程地质条件最复杂的“瓶颈”地带，属典型受强烈开挖扰动影响的横断山区软岩大变形隧道工程。

项目施工难点

善变的隧道 不变的初心

昌宁隧道建设过程中受非对称软岩大变形、涌水、突泥、坍塌等一系列地质灾害影响，施工进度极其缓慢。现场采取了Φ76mm大锁脚、径向小导管注浆、双层初期支护及洞内超前管棚等参数加强支护措施，均不能有效控制沉降收敛，初支工钢时常发生扭曲变形，拱部掉块、开裂严重，沉降收敛值最大达到10cm/天以上，导致初支侵入二衬界限，只能采取换拱进行处治，施工安全风险极高。同时由于围岩持续变形，松动圈进一步发展，导致二次衬砌承受较大荷载（新奥法施工二次衬砌仅作为安全储备），运营后期隧道面临二次衬砌开裂风险。因此，昌宁隧道成为了昌宁至保山高速公路全线通车的“卡脖子”工程。

▲ 隧道涌水

▲ 非对称软岩大变形

项目技术创新

专家齐会诊 院士严把脉

广西路桥工程集团有限公司邀请中国科学院何满潮院士及其科研团队进驻昌宁隧道，开展滇西高地应力软岩隧道NPR锚索高预应力补偿耦及吸能控制关键技术攻关，同时依托深部国家重点实验室广西分中心，探索交通产学研合作发展新思路，推动隧道软岩大变形控制技术推广应用。

经过数月的室内及工地试验，技术人员通过不断研讨、试验、总结、再试验，率先在滇西横断山区复杂地质条件下的隧道工程中，首创应用中国矿业大学（北京）何满潮院士自主研发的高预应力NPR锚索新材料为主的锚-网-索-带支护对策及控制方案，同时建立了软岩隧道“围岩-支护体系”协同受力及变形等关键参数的远程实时多源监测预警系统，运用力学对策设计、过程优化设计、支护参数设计、施工过程设计、监测反馈设计“五位一体”的动态设计思路，降本增效，高效、高质、安全地推动昌宁隧道施工进度。

▲ NPR锚索施工工序

▲ NPR锚索实施后初支效果

针对“构造应力影响剧烈、节理裂隙发育、围岩软弱破碎”的工程地质条件，利用NPR锚索高预应力补偿及吸能控制关键技术，有效解决了软岩隧道围岩大变形、冒顶塌方频发等工程难题，确保了施工安全和进度。

2021年12月25日，中国岩石力学与工程学会组织召开《滇西昌宁软岩隧道NPR锚索高预应力补偿及吸能控制关键技术研究》评价会，中国工程院院士冯夏庭、李术才、王明洋及日本工程院汪发武院士等13位专家一致认为该成果成功应用于昌宁隧道，取得显著的社会效益和经济效益，具有广阔的应用前景，达到国际领先水平，建议加大推广应用力度。

经济社会意义

经济效益：引入NPR锚索支护技术进行软岩隧道大变形控制，利用“让-抗”支护理念，合理优化被动支护参数，降低施工成本投入；利用NPR锚索耦合支护机理，充分围岩的自承载力，有效地解决非对称软岩大变形难题，杜绝了钢拱架扭曲变形和初支喷射混凝土大面积剥落开裂的现象，换拱率由原来的33%降低为零，取得了良好的经济效益。

社会效益：昌宁隧道NPR锚索支护为高速公路隧道支护技术再创新具有重大现实意义，通过NPR锚索主动加固围岩，有效遏制了软岩大变形，变形量由原来2125mm的米级大变形控制在300mm以内，储备了更为丰富的软岩隧道大变形施工技术，推动了国内复杂地质条件下隧道施工技术发展。同时该项目的顺利实施，为川藏铁路等重大隧道工程建设中的软岩支护问题，提供了理论和实践依据，安全和社会效益显著。

推进“兴边富民”的重要工程

昌宁隧道作为昌保高速的控制性工程，它的早日建成，将推动昌保高速的全线贯通和边境地区更快、更好地实现交通转换；更高效地融入成渝经济区和“一带一路”沿线示范区；助推当地脱贫攻坚和经济社会发展，带动城市崛起；另一方面，昌宁隧道建成之后，该地区的交通网辐射范围更广，将进一步带动区域经济发展，助力国家制定的云南“桥头堡战略”的实施，推进“兴边富民”工程、实现边疆少数民族脱贫致富奔小康的现实需要。对促进云南经济社会又好又快发展具有重大意义。

稿件支持

广西路桥工程集团有限公司

编辑 / 李天颖

美编 / 赵雯

责编 / 裴小吟

审校 / 李天颖 裴小吟 廖玲

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