一、项目名称：复杂条件下大型海底隧道钻爆法建造关键技术

二、提名单位意见

该项目针对海底隧道突涌水事故与排水量控制两大核心技术难题，经过13年的系统研究与工程实践，在不良地质体探测与复合注浆加固技术、突水机制与全过程安全控制、隧道防排水创新设计方法等方面取得了重要理论创新和技术突破。创建了复杂条件下大型海底隧道建造方法和工艺模式；针对不同地层条件，创立了主动控制式防排水设计理论，实现了真正意义上的堵水限排；率先提出了复合注浆新理念，创立了大断面海底隧道安全施工技术体系，实现了不良地质体的精准预测和快速施工；创立了基于核心安全风险全过程控制的高风险重大工程建设管理新模式。以此为核心，形成了我国海底隧道钻爆法建造的技术体系，与国外同类工程相比取得了重要突破，整体提升了海底隧道建造技术水平。

王梦恕、梁文灏、张楚汉、宋振骐、卢耀如和孙伟院士以及多名设计大师鉴定认为，项目形成的设计理论和关键建造技术“对我国海底隧道建设和发展起到重要的示范和推动作用，总体上达到国际领先水平”。成果应用于厦门翔安隧道节支6.7亿元，获得交通部、安监总局和环保部的表彰；应用于青岛胶州湾隧道节支3.7亿元，工程获詹天佑大奖，两隧道投入运营后每年仅节约排水费用就达5000万元。目前已推广应用到厦门海沧公路隧道、青岛胶州湾地铁一号线和青岛胶州湾第二条公路隧道等多项海底隧道工程，经济和社会效益显著。

对照国家科技进步奖的授奖条件，提名该项目申报2018年国家科技进步二等奖。

三、项目简介

作为一种高风险工程，钻爆法建造海底隧道所面临的核心难题就是施工期间突涌水事故防治和运营期间排水量控制。为此，在国家“863”计划、国家自然科学基金重点项目以及交通、铁道行业科技攻关项目等支持下，以我国率先建设的厦门翔安隧道和青岛胶州湾隧道工程为依托，经过13年的潜心研究与工程实践，在不良地质体探测与处置、突水机理与施工安全保障以及渗流量控制与结构设计方法等方面取得了多项原创性成果，形成了我国海底隧道修建的技术模式。重点突破的关键技术包括：

（1）创建复杂条件下大型海底隧道建造方法，实现了钻爆法建造技术体系的突破。建立了包括海域浅层地震反射、海上跨孔地震波及钻孔抽/压水试验在内的“高精度海底地质勘察技术体系”，可准确探明海底不良地层的形态特征；提出了海底隧道极限顶板厚度和平纵线形综合设计方法；创建了“两个大断面正洞+服务隧洞”三孔模式，解决海底地质导洞、施工排水、长洞短打以及应急逃生、市政管廊等难题；建立了不同围岩条件下钻爆法与浅埋暗挖法相结合的工法模式，提高了适应性。

（2）创立了海底隧道主动控制式防排水体系和结构设计理论，实现了高效可靠防排水。针对地层条件制定了不同水文地质区段的排水量控制标准；提出了基于排水量控制的隧道防排水设计新理念，实现了真正意义上的堵水限排；建立了围岩加固圈和初期支护渗流力学模型，提出了不同界面的渗水量计算方法；获得了隧道衬砌结构受力与排水量之间的量化关系，为隧道结构设计提供了依据；发明并应用了可维护式防排水系统。

（3）建立了不良地层大断面海底隧道安全施工技术体系，实现了施工过程的精细化控制。提出海底隧道的三种突水模式并揭示了其突水机理；创造了复合注浆新技术，解决了海底隧道地层加固与堵水的核心技术难题；开发了集精准地质预报与工程响应预测于一体的地质保障体系；建立了隧道围岩变形与海床安全性的动态关系，实现了施工安全的精细化过程控制；针对富水砂层，创立了分区止水施工工法。

（4）创造了基于核心风险的全过程安全控制体系，形成了高风险重大工程建设管理新模式。针对水致灾害风险，开发了包括精细化地质勘察、全寿命安全评估和应急救援在内的安全风险管理平台；建立了集超前预注浆加固、多重防腐锚杆和健康监测于一体的保障体系，确保了海底隧道工程耐久性；形成国内首部《海底隧道施工安全管理指南》和《海（水）底隧道工程质量检验评定标准》；实现了依托工程施工零死亡，为优质工程。

成果获授权发明专利12项、国家级工法1项、部级工法1项和软件著作权3项，获省部级科技一等奖6项，发表SCI、EI收录学术论文82篇，出版专著4本，主办海底隧道国际会议4次，在国际会议上做主题报告15次。应用于厦门翔安隧道节支6.7亿元，应用于青岛胶州湾隧道节支3.7亿元，工程获詹天佑大奖，两隧道投入运营后每年仅节约排水费用就达5000万元。推广应用到厦门海沧公路隧道、青岛胶州湾地铁一号线和青岛胶州湾第二条公路隧道等多项海底隧道工程，应用状况良好。

四、客观评价

1.科技成果评价

2010年8月2日由教育部组织，张楚汉院士、宋振骐院士等专家组成的鉴定委员会对“大型跨海隧道钻爆法修建核心技术研究”课题进行鉴定，一致认为“该成果初步形成了我国海底隧道建设的关键技术体系，取得了显著的社会效益和经济效益，整体上达到了国际先进水平，其中在钻爆法海底隧道不良地质体复合注浆技术体系的建立和围岩稳定性过程控制方面处于国际领先水平”。

2011年6月8日由交通运输部组织，王梦恕院士、卢耀如院士、梁文灏院士、孙伟院士、中国勘察设计大师史玉新等专家组成的鉴定委员会对“厦门翔安海底隧道建设与运营成套技术”课题进行鉴定，一致认为“项目研究成果支撑了风险高、技术难度很大的翔安海底隧道建设，具有显著的环境、社会和经济效益，对我国海底隧道建设和发展起到重要的示范和推动作用，总体上达到国际领先水平”。

2.检测结论

（1）技术检测证明

厦门翔安海底隧道F1风化槽中部注浆效果通过了重庆中宇监理公司和厦门路桥监理公司的检测。

（2）环境保护评价

中华人民共和国环境保护部《关于厦门东通道工程竣工环境保护验收意见的函》（环验[2013]11号）给出的环境保护验收结论为：工程环境保护手续齐全，基本落实了环评及其他批复文件提出的主要环保措施和要求，工程竣工环境保护验收合格。（注：厦门东通道为前期审批阶段工程名称，2005年4月，厦门市人民政府征求广大市民意见后，正式命名为厦门翔安隧道。）

中华人民共和国环境保护部《关于青岛胶州湾湾口海底隧道项目竣工环境保护验收意见的函》（环验[2013]269号）给出的青岛胶州湾隧道环境保护验收结论为：该工程在实施过程中基本按照环境影响评价文件及其批复要求配套建设和采取了相应的环境保护设施、措施，经验收合格，准予该工程正式投入运营。

（3）安全生产评价

中华人民共和国交通运输部、国家安全监管总局《关于对厦门翔安海底隧道安全生产工作给予表彰的通报》（交质监发[2010]202号）给出的厦门翔安海底隧道安全生产工作结论为：该工程攻克了海底隧道风化深槽（囊）、陆域浅埋富水段以及海域透水砂层段等复杂地质环境下的海底隧道施工多项技术难题，达到了工程质量优良，安全保障设施完备，施工全过程“零死亡”的目标。

（4）竣工验收评价

2010年4月14日，厦门路桥建设集团有限公司组织召开翔安隧道工程的竣工验收会议，结论为：工程质量优良，同意厦门东通道（翔安隧道）工程交工验收。2014年4月18日，青岛市交通运输委员会组织召开青岛胶州湾隧道工程的竣工验收会议，结论为：青岛胶州湾隧道的工程设计、项目管理、质量控制、工期控制、投资控制以及施工技术创新和科研方面取得了突出成绩。该项目已按批准设计文件完成了建设任务，交工验收提出问题已处理完毕，同意通过竣工验收。

3.国家级课题验收意见

（1）“863”计划课题验收意见

科技部组织专家通过了对“863”计划课题“大型跨海隧道钻爆法修建核心技术研究”的验收，验收结论为该课题“形成了海底隧道极限顶板厚度确定方法、海底隧道注浆加固工艺与效果检测方法、海底隧道变形控制技术、海底隧道施工工法等钻爆法修建海底隧道的核心技术与工法”。

（2）国家自然科学基金重点项目验收意见

国家自然科学基金委员会工程与材料科学部组织专家通过了对国家自然科学基金重点项目“海底隧道围岩稳定性及其控制机理研究”的验收，验收结论为该课题“建立了海底隧道安全性控制的系统理论，形成了海底隧道围岩稳定性控制与安全建造的技术体系”。

4.曾获科技奖励情况

《厦门翔安海底隧道（东通道）建设与运营成套技术》获2011年中国公路学会科技进步奖一等奖，《厦门翔安海底隧道建设与运营关键技术》获2011年厦门市科技进步奖一等奖，《大型跨海隧道钻爆法修建核心技术》获2012年教育部科技进步奖二等奖，《复杂条件下大型海底隧道钻爆法建造关键技术研究及应用》获得2017北京市科技进步一等奖。

五、推广应用情况

本项目研究成果形成了复杂条件下海底隧道钻爆法建造技术体系，并直接应用于依托工程，相关技术亦在其他工程中得到推广应用，具体情况如下：

直接应用于厦门翔安隧道工程建设全过程，成功破解了世界级技术难题，顺利建成我国第一座海底隧道，也是世界最大断面钻爆法海底隧道，取得高难度、高风险海底隧道施工零死亡的佳绩。厦门翔安隧道于2005年9月6日开工，2010年4月14日通过交工验收，2010年4月26日正式通车运营，迄今投入使用已满7年，根据管养单位反馈，隧道结构物和附属设施各项使用功能正常，通车运营情况良好，综合效益显著。

直接应用于青岛胶州湾隧道工程建设的全过程，取得了良好的效果，保证了工程建设过程中单位工程合格率达到100%。青岛胶州湾隧道于2007年8月21日开工建设，2011年6月20日通过交工验收，2014年4月18日通过竣工验收，综合得分为98.06分，工程质量评定为优良。项目研究开发的多重防腐锚杆、可维护式排水系统、海底隧道结构健康长期监测系统等一批先进技术在国内都是首次采用，取得了很好的应用效果，并且保障了隧道通车6年多以来，隧道内日均每延米渗漏水量仅为0.2m³，为世界最好水平。

厦门翔安隧道和青岛胶州湾隧道是我国钻爆法海底隧道建设的开拓者，项目的建成和运营对我国后续的海底隧道工程建设起到了示范和引领作用，具有重要的推广应用价值。项目的相关技术已经得以推广应用，如厦门海沧公路隧道、青岛地铁1号线以及青岛胶州湾第二条公路隧道（论证中）等海底隧道工程，应用情况良好。

主要应用单位情况