《交通運(yùn)輸科學(xué)技術(shù)新成果推廣目錄》（２０２０）—第三部分隧道《?成都富水漂卵石地層盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)》?

本期項(xiàng)目簡(jiǎn)介

完成單位: 中鐵十六局集團(tuán)有限公司、 中鐵十六局集團(tuán)地鐵工程有限公司、 中鐵二十局集團(tuán)有限公司

主要完成人: 楊立偉、 張廣鵬、 李宏達(dá)、 李勝義、 劉世雨、 劉成寶、 李媛、 李純龍、 戴兵、 王連富

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

　　本項(xiàng)目依托成都地鐵六號(hào)線土建2標(biāo)盾構(gòu)隧道工程進(jìn)行研究,屬隧道及地下工程領(lǐng)域。該項(xiàng)目盾構(gòu)隧道所穿越地層為典型的富水漂卵石地層,通過在施工過程中及參考現(xiàn)有的相關(guān)方案和關(guān)鍵措施的歸納總結(jié),最終取得了如下成果:

　　(1)揭示了富水漂卵石地層盾構(gòu)破巖機(jī)理,研發(fā)了適應(yīng)富水漂卵石地層的刀盤刀具、螺旋機(jī)等土壓盾構(gòu)設(shè)備,解決了漂卵石地層盾構(gòu)長(zhǎng)距離高效掘進(jìn)難題。

　　(2)研發(fā)了基于土壓盾構(gòu)的渣土篩分技術(shù)及盾構(gòu)輪式快速過站技術(shù),實(shí)現(xiàn)了渣土綠色分選、循環(huán)利用和盾構(gòu)機(jī)快速過站。

　　(3)提出了渣土改良和土倉漂石清除技術(shù),解決了漂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn)扭矩大、易噴涌、易超挖的難題。

　　(4)研發(fā)了盾體周邊飽和注漿技術(shù),解決了富水漂卵石地層盾構(gòu)施工地表沉降控制難題。經(jīng)中國鐵建股份有限公司組織的專家鑒定,項(xiàng)目成果總體達(dá)到國際先進(jìn)水平,盾體周邊飽和注漿技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。項(xiàng)目成果已經(jīng)成功推廣到成都鐵6號(hào)線全線及成都地鐵5號(hào)線部分類似地層的盾構(gòu)工程施工中,極大地推動(dòng)了我國漂卵石地層盾構(gòu)工程施工的技術(shù)創(chuàng)新和科技進(jìn)步。項(xiàng)目獲授權(quán)專利6項(xiàng)、科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)1項(xiàng)、省部級(jí)工法3項(xiàng)、發(fā)表學(xué)術(shù)論文4篇。

項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

　　本項(xiàng)目依托成都地鐵六號(hào)線土建2標(biāo)盾構(gòu)隧道工程,根據(jù)該區(qū)域富水漂卵石地層特點(diǎn),開展了成都富水漂卵石地層盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)研究,取得了如下成果:(1)揭示了富水漂卵石地層盾構(gòu)破巖機(jī)理,研發(fā)了適應(yīng)富水漂卵石地層的刀盤刀具、螺旋機(jī)等土壓盾構(gòu)設(shè)備,解決了漂卵石地層盾構(gòu)長(zhǎng)距離高效掘進(jìn)難題。(2)研發(fā)了基于土壓盾構(gòu)的渣土篩分技術(shù)及盾構(gòu)輪式快速過站技術(shù),實(shí)現(xiàn)了渣土綠色分選、循環(huán)利用和盾構(gòu)機(jī)快速過站。(3)提出了渣土改良和土倉漂石清除技術(shù),解決了漂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn)扭矩大、易噴涌、易超挖的難題。(4)研發(fā)了盾體周邊飽和注漿技術(shù),解決了富水漂卵石地層盾構(gòu)施工地表沉降控制難題。

同類項(xiàng)目比較

　　漂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn),在國內(nèi)外都屬于一個(gè)較新的研究課題。多年來,國內(nèi)外學(xué)者對(duì)在漂卵石地層中盾構(gòu)掘進(jìn)刀盤刀具磨損、地表沉降等方面做了大量的研究工作。但關(guān)于富水并包含較大粒徑的漂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn)成套技術(shù)研究較少,因此本課題依托成都六號(hào)線土建2標(biāo)區(qū)間盾構(gòu)隧道工程對(duì)富水漂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。

　　目前就已施工的城市地鐵區(qū)間隧道來看,運(yùn)用盾構(gòu)法在漂卵石地層施工的較少,世界上僅在意大利都靈、新加坡和中國臺(tái)灣的地鐵建設(shè)中采用過。國內(nèi)具代表性的漂卵石地層主要為成都、北京、沈陽三地。而成都地區(qū)的漂卵石層,與其他城市的漂卵石地層相比,分布范圍更廣,層厚更大,卵石含量與最大卵石直徑相對(duì)更大,且地下水位相對(duì)更淺,具有很強(qiáng)的區(qū)域性。針對(duì)成都地區(qū)漂卵石層粒徑分布不均、漂礫含量多等特征,目前還沒有成熟的漂卵石層盾構(gòu)掘進(jìn)理論可供參考,這為盾構(gòu)施工帶來了極大的難題。地層變形的誘發(fā)因素是多樣的,由于沒有完全掌握漂卵石層的地層特性,極易誘發(fā)地層變形,這些問題亟待解決。

　　通過國內(nèi)外查新,均未見有與該查新項(xiàng)目技術(shù)特點(diǎn)相符的文獻(xiàn)報(bào)道。綜上所述,研究并建立安全、高效、經(jīng)濟(jì)的大粒徑漂卵石地層盾構(gòu)施工方法,對(duì)于保障成都市軌道交通建設(shè)按規(guī)劃進(jìn)度執(zhí)行,具有相當(dāng)重要的工程研究意義及經(jīng)濟(jì)實(shí)用價(jià)值,同時(shí)對(duì)于其他地鐵、公路、水利等隧道穿越大粒徑漂卵石地層也具有重要的參考和借鑒意義。

應(yīng)用案例

　　成都地鐵六號(hào)線土建2標(biāo)盾構(gòu)隧道工程,采用成都富水漂卵石地層盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行地鐵施工。施工過程中存在施工參考經(jīng)驗(yàn)罕見、地質(zhì)條件復(fù)雜、隧道沿線建筑物多等一系列難題。通過開展“成都富水漂卵石地層盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)冶研究,提高了富水漂卵石地層中地鐵施工理論水平,形成了諸多技術(shù)成果,控制了施工風(fēng)險(xiǎn),提高了施工效率,對(duì)于保障成都市城市軌道交通建設(shè)按規(guī)劃進(jìn)度執(zhí)行,具有相當(dāng)重要的工程研究意義及經(jīng)濟(jì)實(shí)用價(jià)值,同時(shí)對(duì)于其他地鐵、公路、水利等隧道穿越采空區(qū)工程也具有重要的參考和借鑒意義。

社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益

　　(一)經(jīng)濟(jì)效益

　　采用盾構(gòu)機(jī)輪式快速過站,節(jié)省了過站時(shí)間20天,按費(fèi)用4郾0萬元/天計(jì),共計(jì)節(jié)約費(fèi)用80萬元;節(jié)約大型起重機(jī)械費(fèi)用約40萬元。因此,盾構(gòu)機(jī)輪式快速過站技術(shù)節(jié)約費(fèi)用總計(jì)約120萬元。

　　在盾構(gòu)隧道施工中采用刀具、螺旋機(jī)配置+渣土改良+土倉漂石清除+盾體周邊飽和注漿的綜合技術(shù)方案,比計(jì)劃月掘進(jìn)180m快了1郾6倍,達(dá)到月掘進(jìn)290m的漂石地層掘進(jìn)速度。共計(jì)節(jié)省勞動(dòng)力120工天,按費(fèi)用4萬元/天算,共計(jì)節(jié)約費(fèi)用480萬元。

　　采取渣土篩分施工工法,使本工程的渣土基本得到分離再利用,經(jīng)計(jì)算本工程理論可出渣約195600m3的渣土。渣土篩分可得渣料的量190000m3砂石料,單價(jià)為80元/m3,獲取砂石料費(fèi)用1520萬元。綜上,共節(jié)約建設(shè)成本總計(jì)約2120萬元。

　　(二)社會(huì)效益

　　本課題開發(fā)、應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù),科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn),經(jīng)濟(jì)實(shí)用,受到設(shè)計(jì)、監(jiān)理、業(yè)主的一致好評(píng),展現(xiàn)了我集團(tuán)公司的科技實(shí)力,提高了我單位的信譽(yù),對(duì)于國內(nèi)此類工程的施工提供了寶貴的理論和施工工藝,為社會(huì)和國家創(chuàng)造了一筆無形的巨大財(cái)富。

　　課題成果代表了目前國內(nèi)建筑行業(yè)的領(lǐng)先水平,作為國內(nèi)典型砂卵石地層盾構(gòu)隧道工程,本課題可填補(bǔ)國內(nèi)相關(guān)研究的空白,形成富水砂卵石地層盾構(gòu)施工成套技術(shù)成果;通過推廣應(yīng)用,為成都甚至全國類似工程的設(shè)計(jì)、勘察、施工提供技術(shù)支持,最終產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益。