吳夢(mèng)軍：為我國(guó)隧道工程技術(shù)進(jìn)步作出了貢獻(xiàn)
2015-07-10
吳夢(mèng)軍于 1995 年7 月畢業(yè)后分配到交通部重慶公路科學(xué)研究所工作后，一直從事公路與隧道工程的科研、設(shè)計(jì)及科技管理等工作。主要致力于隧道與地下工程的研究，在隧道新型防排水、大斷面連拱隧道設(shè)計(jì)施工技術(shù)、特殊結(jié)構(gòu)形式公路隧道設(shè)計(jì)與施工技術(shù)、環(huán)保型隧道設(shè)計(jì)與施工技術(shù)、巖溶區(qū)與陡傾小交角層狀等復(fù)雜地質(zhì)隧道設(shè)計(jì)施工技術(shù)、支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化、高寒地區(qū)公路隧道設(shè)計(jì)與施工技術(shù)、隧道改擴(kuò)建設(shè)計(jì)與施工技術(shù)等方面取得創(chuàng)新性成果，并在隧道工程進(jìn)行了有效推廣應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，有力地促進(jìn)了隧道技術(shù)的進(jìn)步。同時(shí)，對(duì)病害隧道檢測(cè)與設(shè)計(jì)、隧道上跨或下穿特殊結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)、復(fù)雜地表結(jié)構(gòu)物下軌道交通地下區(qū)間隧道設(shè)計(jì)等方面有較深的研究，有效地提升了隧道設(shè)計(jì)與施工的安全性、經(jīng)濟(jì)性。并參加了《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》、《公路隧道養(yǎng)護(hù)規(guī)范》和《公路隧道抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》修訂和編寫(xiě)工作?？傮w上，通過(guò)近20 年的科技工作，在隧道工程研究與設(shè)計(jì)等方面取得較突出的成果，為我國(guó)隧道工程技術(shù)進(jìn)步作出了貢獻(xiàn)。主要研究成果及其社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益如下：
1、六車(chē)道連拱隧道設(shè)計(jì)施工技術(shù)
1）綜合利用數(shù)值模擬、塊體穩(wěn)定性分析、模型試驗(yàn)與監(jiān)控量測(cè)等手段，對(duì)大斷面連拱隧道圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)受力特征、開(kāi)挖面時(shí)空效應(yīng)、施工動(dòng)態(tài)力學(xué)響應(yīng)等進(jìn)行了全面、深入的研究，并直接應(yīng)用于實(shí)際工程的設(shè)計(jì)與施工中。
2）首次在依托工程現(xiàn)場(chǎng)對(duì)大斷面連拱隧道不同支護(hù)時(shí)機(jī)條件下二次襯砌的受力進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并據(jù)此提出了二次襯砌最佳施做時(shí)機(jī)。
3）首次同時(shí)對(duì)大斷面連拱隧道中隔墻厚度和形狀進(jìn)行了優(yōu)化研究，提出了結(jié)構(gòu)安全、受力合理的中隔墻厚度與形狀。
研究成果已成功應(yīng)用于杭（州）至千（島湖）高速公路連拱隧道工程、二廣高速公路三水至懷集段連拱隧道工程，成功地解決了連拱隧道設(shè)計(jì)施工中的技術(shù)難點(diǎn)與關(guān)鍵問(wèn)題，為設(shè)計(jì)與施工提供了重要的技術(shù)支持，保證了設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)合理和施工的安全可靠，加快了施工進(jìn)度，節(jié)約了工程投資。工程應(yīng)用表明，本課題研究成果經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。經(jīng)中國(guó)工程院院士鄭穎人組成的鑒定委員會(huì)認(rèn)為該項(xiàng)目研究成果總體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
2、公路隧道噴射防水層技術(shù)
1）首次提出了噴射排水層+噴射防水層的公路隧道防排水結(jié)構(gòu)體系，該體系能滿足公路隧道防排水要求。
2）首次研制出噴射排水層材料，該排水層由橡膠粒子+礦棉纖維+VAE 乳液混合體系構(gòu)成，它利用無(wú)機(jī)纖維的吸附、廢舊硫化橡膠的彈性、聚合物乳液的粘結(jié)獲得排水層的排水、找平和彈性功能。
3）首次提出了公路隧道聚脲噴射防水層成套技術(shù)：采用超速固化噴射瞬間成膜的施工方式，實(shí)現(xiàn)整體無(wú)縫防水，有效解決了在公路隧道背水垂直邊墻、拱頂面成膜和潮濕基面粘貼問(wèn)題。該技術(shù)包含專用噴射聚脲材料和成套噴射施工工藝。所獲的噴射聚脲材料具有超速固化特性，并具優(yōu)異的物理力學(xué)性能和施工工藝性能：固含量(%)97、凝膠時(shí)間(s) 11、表干時(shí)間(min) 2、硬度(邵A) 88、拉伸強(qiáng)度(Mpa) 9.69、斷裂伸長(zhǎng)率(%)958、撕裂強(qiáng)度(kN/m) 60.27、附著力(MPa) 2.3、低溫柔性（-30℃在10 ㎜軸180 度彎折）不開(kāi)裂、不透水性（0.3 Mpa/30mim）不透水；
4）首次提出了公路隧道噴射防水層質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與施工技術(shù)指南，為噴射防水技術(shù)的推廣應(yīng)用提供技術(shù)依據(jù)。
通過(guò)研究，獲得應(yīng)用于公路隧道防水的新型成套實(shí)用技術(shù)，為公路隧道防水提供一套全新的技術(shù)對(duì)策，解決目前隧道防水中存在的一些缺陷。研究成果已成功應(yīng)用于重慶渝湘高速公路平陽(yáng)隧道，三種噴射防排水結(jié)構(gòu)方案均能形成整體連續(xù)無(wú)縫膜，防水效果良好，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。經(jīng)中國(guó)工程院院士鄭穎人組成的鑒定委員會(huì)一致認(rèn)為該項(xiàng)目研究成果總體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其中噴射排水層、噴射防排水結(jié)構(gòu)體系等方面達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
研究成果“隧道排水層材料”和“隧道防排水系統(tǒng)的施工方法”獲國(guó)家發(fā)明專利，“隧道內(nèi)壁結(jié)構(gòu)”獲實(shí)用新型專利。
3、支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究
1）首次對(duì)重慶地區(qū)公路隧道圍巖巖性、產(chǎn)狀、基本物理指標(biāo)以及水文地質(zhì)等進(jìn)行了比較全面的統(tǒng)計(jì)與分析，并提出了重慶地區(qū)公路隧道各級(jí)圍巖的典型地質(zhì)特征。
2）首次大范圍地對(duì)重慶地區(qū)公路隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和對(duì)比分析，其中兩車(chē)道分離式隧道統(tǒng)計(jì)數(shù)量達(dá)30 座。
3）針對(duì)重慶地區(qū)地質(zhì)條件，首次提出了安全、經(jīng)濟(jì)的兩車(chē)道分離式隧道、三車(chē)道分離式隧道、兩車(chē)道連拱隧道在不同圍巖級(jí)別（洞身一般圍巖段）條件下的支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù)。
4）優(yōu)化參數(shù)在重慶地區(qū)進(jìn)行了較大范圍的應(yīng)用，共節(jié)約工程投資約8200 萬(wàn)元。
5）提出了公路隧道標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的理念，并首次進(jìn)行了公路隧道標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的實(shí)踐。研究成果已成功應(yīng)用于重慶至長(zhǎng)沙公路酉陽(yáng)至黔江段、黔江至彭水段、彭水至武隆段以及杭州至蘭州線巫山至奉節(jié)段、奉節(jié)至云陽(yáng)段隧道工程，支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)滿足安全、經(jīng)濟(jì)的原則，符合重慶地區(qū)隧道工程實(shí)際地質(zhì)情況，節(jié)約工程投資較多。工程應(yīng)用表明，研究成果經(jīng)濟(jì)效益巨大，社會(huì)效益顯著，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。
4、公路隧道規(guī)范體系的修編
參加了《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范 JTG D70-2004》、《公路隧道養(yǎng)護(hù)規(guī)范JTG H12-2003》修編和《公路隧道抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》新編工作。主要參加了公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范中第8 章襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和條文說(shuō)明的修編，參加了建筑限界的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、緊急停車(chē)帶的設(shè)置原則與標(biāo)準(zhǔn)、橫通道的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)及單洞雙向長(zhǎng)隧道逃生通道的設(shè)置的專題調(diào)研工作；參加了養(yǎng)護(hù)規(guī)范第3 章養(yǎng)護(hù)等級(jí)與技術(shù)狀況評(píng)定的編寫(xiě)工作；參加了抗震設(shè)計(jì)細(xì)則中第9 章鉆爆法隧道的編寫(xiě)。 5、特殊結(jié)構(gòu)形式公路隧道的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)在山西晉城-濟(jì)源高速公路排盤(pán)隧道（全長(zhǎng)3.479km，雙向4 車(chē)道）設(shè)計(jì)中，根據(jù)地形特點(diǎn)：
1）提出了由雙洞單跨上下雙層橋隧聯(lián)體混合結(jié)構(gòu)、連拱結(jié)構(gòu)、小凈距結(jié)構(gòu)和分離式結(jié)構(gòu)組成了復(fù)雜的分岔式隧道；
2）橫斷面結(jié)構(gòu)包含2 種形式：上層為雙洞單跨隧道+下層為箱梁；上層為雙洞連拱隧道+下層為橋臺(tái)的兩種橋隧混合結(jié)構(gòu)，其最大開(kāi)挖跨徑達(dá)25.77m，最大開(kāi)挖高度17.25m，斷面面積達(dá)346.6m2。
在廈門(mén)市機(jī)場(chǎng)路一期工程萬(wàn)石山隧道設(shè)計(jì)中，創(chuàng)造性地提出了我國(guó)第一座地下全互通式立交。由于地下立交結(jié)構(gòu)種類繁多，施工工序復(fù)雜，既有平面分岔結(jié)構(gòu)（由單洞、大跨隧道、連拱隧道、小凈距隧道組成），又有上下交叉結(jié)構(gòu)隧道；既有新洞室的建設(shè)，又有既有洞室的改造，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)公路隧道地下立交新篇。它也是“大型江底地下互通式立交樞紐建造與運(yùn)營(yíng)核心技術(shù)”的重要組成部分。該技術(shù)提高了我國(guó)在特殊條件下修建高等級(jí)公路隧道的能力，形成了一批指南，部分研究成果進(jìn)入了設(shè)計(jì)規(guī)范的修編中。
6、環(huán)保型隧道設(shè)計(jì)與施工技術(shù)
參加了江蘇省寧淮高速公路老山隧道棚洞設(shè)計(jì)，隧道長(zhǎng) 376m，3 車(chē)道，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)公路隧道大跨曲墻平頂斜柱棚洞結(jié)構(gòu)，將“技術(shù)先進(jìn)、造型新穎、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)省能源、生態(tài)環(huán)保”等思想融為一體引入我國(guó)公路隧道環(huán)境友好型公路建設(shè)理念，開(kāi)啟我國(guó)因地制宜生態(tài)建設(shè)新理念。棚洞結(jié)構(gòu)斷面設(shè)計(jì)橫跨達(dá)到15m，兩斜柱支撐的中心間距更是達(dá)到12m，邊坡按1：0.3 的坡比放坡開(kāi)挖后，通過(guò)棚洞結(jié)構(gòu)反壓回填保證邊坡的穩(wěn)定。棚洞頂部通過(guò)回填、植樹(shù)綠化等措施，達(dá)到保護(hù)邊坡和自然環(huán)境的目的，主要技術(shù)成果：1）洞口環(huán)保選型與設(shè)計(jì)施工技術(shù)
提出了“零開(kāi)挖”進(jìn)洞理念，開(kāi)發(fā)了公路隧道前置式洞口工法，提出了前置式洞口工法的合理施工步序、施工關(guān)鍵點(diǎn)及工程措施，避免了隧道洞口高大邊坡開(kāi)挖，保護(hù)了自然植被，減小了對(duì)原地質(zhì)體的擾動(dòng)；基于環(huán)境保護(hù)理念，考慮洞門(mén)安全性、環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性，研發(fā)了公路隧道洞門(mén)模糊層次選型模型及其軟件。 2）棚洞設(shè)計(jì)施工技術(shù)提出“傍山穿行，順其自然，保護(hù)邊坡”的環(huán)保理念，研發(fā)全新的大跨半拱輕型棚洞結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了土體-回填體-棚洞結(jié)構(gòu)的力學(xué)耦合分析，提出了棚洞的支擋原理、設(shè)計(jì)方法和施工工藝，開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的整體模板臺(tái)車(chē)。它以“技術(shù)先進(jìn)、造型新穎、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)省能源、生態(tài)環(huán)保”融為一體進(jìn)行工程設(shè)計(jì)施工。本項(xiàng)部分研究成果已納入正在修編的《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》，推廣應(yīng)用前景極為廣闊，對(duì)公路環(huán)保建設(shè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
7、陡傾小交角層狀巖體隧道災(zāi)害形成機(jī)理及設(shè)計(jì)、施工關(guān)鍵技術(shù)
1）提出了陡傾小交角層狀巖體隧道的4 大類破壞模式（順層滑移、彎曲折斷、擠壓外鼓、楔形體破壞），闡述了各自的發(fā)生條件、破壞機(jī)制和發(fā)生位置。
2）應(yīng)用三維可視化模型構(gòu)建技術(shù)，提出了基于三維可視化模型進(jìn)行陡傾小交角層狀巖體隧道工程動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的總體思路和方法流程。
3）提出了陡傾小交角層狀巖體隧道圍巖變形特性及其開(kāi)挖穩(wěn)定性影響關(guān)鍵因素。
4）針對(duì)陡傾小交角層狀圍巖隧道的地質(zhì)特征和破壞機(jī)制，提出一種專用于陡傾小交角層狀圍巖隧道的非對(duì)稱非均長(zhǎng)布置的錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)，解決了傳統(tǒng)對(duì)稱支護(hù)結(jié)構(gòu)難以控制圍巖發(fā)生順層滑移破壞的技術(shù)難題。成果在重慶涪南高速公路隧道工程上得到成功應(yīng)用，有效解決了施工過(guò)程中遇到的圍巖失穩(wěn)問(wèn)題。
8、復(fù)雜地表結(jié)構(gòu)物下軌道交通地下區(qū)間隧道設(shè)計(jì)
1）城市大斷面淺埋暗挖隧道設(shè)計(jì)施工技術(shù)：通過(guò)結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，設(shè)置雙層初期支護(hù)和增強(qiáng)超前支護(hù)，通過(guò)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、雙側(cè)壁預(yù)留十字核心土側(cè)壁上下導(dǎo)坑開(kāi)挖法，以及隧道動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)體系等措施，成功建成開(kāi)挖跨度達(dá)26.5m 的區(qū)間隧道。
2）地下區(qū)間近距離上跨既有病害隧道設(shè)計(jì)技術(shù)：通過(guò)減少區(qū)間隧道凈跨，設(shè)置地下門(mén)式墩，施工采用“弱爆破、短進(jìn)尺”等技術(shù)手段，以減小對(duì)既有病害隧道的影響，使區(qū)間隧道安全順利上跨圍巖凈距小于2m 的兩座病害隧道。
3）城市地下分岔隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)：根據(jù)地質(zhì)與地下結(jié)構(gòu)物等情況和交通轉(zhuǎn)換的需求，對(duì)區(qū)間隧道，合理組合大斷面隧道、無(wú)中墻連拱隧道、有中墻連拱隧道、小凈距隧道、分離式隧道等結(jié)構(gòu)形式，設(shè)置成不同類型的地下分岔暗挖隧道結(jié)構(gòu)，有效降低了地下工程的施工難度，確保了施工安全和加快了施工進(jìn)度。
9、高寒地區(qū)公路隧道設(shè)計(jì)與施工技術(shù)研究
以西藏扎墨公路控制性工程嘎隆拉隧道（全長(zhǎng) 3310m，平均海拔3700m）建設(shè)為依托的“西藏扎木至墨脫公路建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究”，通過(guò)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)勘查、室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、數(shù)值仿真和工程驗(yàn)證，克服了施工隧道氣象條件惡劣，穿越多條地質(zhì)斷裂帶，巖體破碎，涌水量大，地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件極其復(fù)雜等種種困難，主要取得了以下成果：
1） 針對(duì)扎墨路所處的喜馬拉雅-南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)，組建了“地震監(jiān)測(cè)臺(tái)陣網(wǎng)”，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，基本查明嘎隆寺和馬尼翁斷裂分布及活動(dòng)性特征；采用三孔交匯法結(jié)合Kaiser 效應(yīng)測(cè)試、應(yīng)力恢復(fù)法和數(shù)值模擬方法，揭示了嘎隆拉隧道隧址區(qū)地應(yīng)力場(chǎng)特征。
2） 針對(duì)高地應(yīng)力、斷層破碎帶、大涌水量地層，提出了基于隧道地震反應(yīng)特性分析和安全性評(píng)估的隧道抗震設(shè)計(jì)方法和措施；建立了公路隧道“鉸接”加“隔離”的抗錯(cuò)斷設(shè)計(jì)方法。
青海省共和至玉樹(shù)（結(jié)古）公路為玉樹(shù)災(zāi)后恢復(fù)重建保障性工程為，全長(zhǎng) 634.84km，按高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。全線共設(shè)置5 座隧道，分別為河卡山隧道、鄂拉山隧道、姜路嶺隧道、雁口山隧道和通天河隧道隧道，均為特長(zhǎng)隧道。這是我國(guó)在青藏高原多年凍土地區(qū)修建的第一條高速公路，也是首次修建的多年凍土高速公路公路隧道。隧道洞口平均海拔 4000--4500m，隧道建設(shè)條件惡劣，氣候寒冷、缺氧、紫外線強(qiáng)、人煙稀少，隧道地質(zhì)條件復(fù)雜，遭遇凍土、斷層破碎帶、富水地層、含冰地層等諸多不良地質(zhì)，施工中極易出現(xiàn)凍害、涌水和塌方等災(zāi)害。以上述5 座隧道為依托，通過(guò)“高寒多年凍土公路隧道設(shè)計(jì)施工技術(shù)”研究項(xiàng)目，采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值模擬等綜合性手段，提出了以下創(chuàng)新性成果：
1）開(kāi)展了多年凍土的室內(nèi)力學(xué)試驗(yàn)，得出了多年凍土圍巖的力學(xué)特性和隧道變形機(jī)制。
2）提出高寒多年凍土隧道防寒泄水洞合并設(shè)置的新理念，并系統(tǒng)建立了防寒泄水洞的設(shè)置原則和標(biāo)準(zhǔn)。
3）提出了高寒多年凍土隧道的防寒保溫技術(shù)和措施。
4）建立了高寒多年凍土隧道成套設(shè)計(jì)施工技術(shù)，并形成了“高寒多年凍土隧道設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南”。
10、隧道結(jié)構(gòu)改擴(kuò)建設(shè)計(jì)與施工技術(shù)
針對(duì)我國(guó)高速公路物流和車(chē)流急劇增長(zhǎng)現(xiàn)狀，早期修建的高速公路升級(jí)改擴(kuò)建時(shí)期如期而至，公路隧道正面臨由雙向4 車(chē)道改建成雙向6 車(chē)道或8 車(chē)道社會(huì)需求。我國(guó)早期修建的高速公路如廣州至清遠(yuǎn)、福廈漳高速公路都進(jìn)行改建工程，為此依托“福廈漳高速公路擴(kuò)建工程—隧道擴(kuò)建關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目開(kāi)展了隧道結(jié)構(gòu)改擴(kuò)建設(shè)計(jì)與施工技術(shù)攻關(guān)，主要成果如下：
1）創(chuàng)立了原位改擴(kuò)建特大斷面隧道設(shè)計(jì)施工方法；
2）提出了擴(kuò)建成小凈距隧道（群）的爆破振速控制標(biāo)準(zhǔn)和控制措施；
3）提出了隧道原位擴(kuò)建的設(shè)計(jì)方法和原則、設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)、隧道改擴(kuò)建的開(kāi)挖方法和施工工序、爆破控制技術(shù)等。
4）成功進(jìn)行了保通條件下4 車(chē)道擴(kuò)建成8 車(chē)道隧道的工程實(shí)踐，解決了隧道擴(kuò)建中型式選擇、圍巖穩(wěn)定與支護(hù)結(jié)構(gòu)安全的問(wèn)題，取得了良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，填補(bǔ)了我國(guó)高速公路隧道改擴(kuò)建建設(shè)技術(shù)空白，該成果納入《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》。
11、發(fā)表論文情況
總計(jì)公開(kāi)發(fā)表學(xué)術(shù)論文 28 篇，以第一作者在國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)表學(xué)術(shù)論文26 篇，其中被美國(guó)工程檢索系統(tǒng)EI 收錄6 篇，外文EI 期刊2 篇。
