随着地下工程发展，地下水的防治问题显得更加突出。如若不能很好地控制地下工程所遇到的承压地下水，将会造成突水、突泥事故，严重影响到施工人员的生命安全，影响到地下工程的安全运营。具有承压地下水的地下工程主要是山岭隧道(各种山岭隧道、岩溶隧道、矿山坑道)和水下隧道。对于破碎富水区隧道，不良地层的固结与隧道的防排水处理非常关键，特别是在断层破碎带等软弱地层中，能否安全通过这些不良地层、有效控制与疏导隧道施工过程中所遇到的承压地下水往往是关系到工程成败的关键。在修建隧道时，常用注浆法加固隧道周围松散软弱围岩，充填岩体中的空隙，限制地下水的流动以控制施工现场岩土体的位移和塌方等。注浆质量的好坏和注浆效果的评价和检测，以及如何利用新材料、新工艺，采用特殊的方法进行隧道的设计，对承压地下水进行处理，这些都是值得土木工程业内人士深入研究的问题。
该项目以我校主持的第一个土木类国家863高技术计划项目为依托，由我校土木建筑学院王星华教授主持，联合中铁隧道勘测设计院、中铁十七局等六家单位共同完成，采用室内理论研究与分析、数值模拟、室内模型实验和现场试验及现场监测相结合的方法进行研究，解决了相应的关键技术难题，取得了系列创新成果：1、推导出了隧道围岩破碎带流固耦合作用下承压地下水隧道每延米的最大涌水量新估算公式，应用该公式成功预测了青岛海底隧道和北天山隧道的最大涌水量，准确率达86.31%以上；2、提出的承压地下水条件下隧道围岩破碎带的注浆技术使得堵水效率、施工进度大幅度提高，降低了注浆施工的成本，缩短了施工工期，在青岛胶州湾海底隧道的实际应用中，堵水效率达到95.31%提出的通过两次使用超声波CT扫描系统来检测地表注浆效果，使用TSP超前地质预报系统来检测隧道注浆效果的新方法，克服了传统方法的缺点，能有效检查注浆区域内的注浆效果，能广泛应用于各种行业的注浆工程；4、创新地提出可维护式耐久性新型海底隧道排水系统，可大幅度降低隧道的漏水量、延长系统的维修周期、减少维修次数、节约大量后期运营成本，能应用于今后我国主要交通干线的富水隧道建设；5、研发了注浆浆液结石体寿命测试仪，能比较准确地预测注浆浆液结石体的使用寿命，为注浆工程的设计使用寿命预测提供可靠的参考依据。
该项目申请了8项国家发明专利、1项实用新型专利（已授权），获得了两项省级施工工法。该研究成果成功应用于北天山隧道和青岛胶州湾海底隧道，获得的直接经济效益达4.3亿元，而由于降低隧道排水量等，青岛胶州湾海底隧道节约运营成本达5.0亿元，共计获得经济效益达9.3亿元。
该项目近日顺利通过了湖南省科技厅组织的科技成果鉴定会，得到了由孙钧院士、钱七虎院士、王梦恕院士、周丰俊院士等专家组成的鉴定委员会的高度评价，与会专家一致认为：研究成果在隧道软弱围岩破碎地段有压地下水防治技术方面总体上达到国际先进水平，其中在最大涌水量估算、注浆效果的检测、隧道排水系统的可维护性方面居国际领先水平。该研究成果将为我国今后的复杂地质条件下具有承压地下水的山岭隧道、水下隧道、矿山坑道以及城市地铁等地下工程的地下水处治技术与施工等方面提出了一条全新的思路，为工程实际提供了理论依据，推动了隧道注浆技术的基础理论和施工实践的进步，促进了隧道学科的发展，同时对我国的重要交通干线跨越长江、黄河以及渤海湾等大江大河与海峡的水底隧道以及长大山岭隧道都具有重要的指导意义，所产生的社会效益、经济效益和国防建设的意义将十分巨大。 |