《交通運輸科學技術(shù)新成果推廣目錄》（２０２０）—第三部分隧道《復雜城市環(huán)境下盾構(gòu)隧道近接穿越施工的關(guān)鍵技術(shù)研究?》?

本期項目簡介

完成單位: 中交二公局第四工程有限公司、中交第二公路工程局有限公司、 福州大學

主要完成人: 黃曉林、 王豪、 王超東、 段德峰、 李海亮、 馮珂、 賴鵬安、 程偉峰、 曹洋、成廣

項目簡介

　　(一)項目背景

　　隨著經(jīng)濟高速發(fā)展和城市化進程的不斷加快,城市交通道路擁堵問題成為困擾各大城市的主要社會問題之一。解決城市交通擁堵的根本出路在于優(yōu)先發(fā)展以城市軌道交通為骨干的城市公共交通系統(tǒng),盾構(gòu)工法在城市軌道交通施工中的廣泛應用,為城市軌道交通的發(fā)展提供了廣闊的空間。

　　目前我國已建地鐵近接穿越工程研究成果頗豐,研究手段值得借鑒。但是關(guān)于對盾構(gòu)隧道下穿鐵路路基這種新型的空間交叉及小角度、小凈距的自穿越施工工況,施工難度大、高風險工程,研究尚存在不足,不能完全借鑒已有的研究成果。因此亟須對該典型工程展開研究,分析盾構(gòu)隧道下穿高鐵路基產(chǎn)生的不利影響,盾構(gòu)自穿越過程對既有隧道產(chǎn)生的內(nèi)力變形,建立盾構(gòu)隧道穿越鐵路施工風險評估體系,正確指導工程設(shè)計及施工。

　　(二)技術(shù)概況

　　本科技研發(fā)項目研究依托福州市地鐵2號線第10標段,上洋站至鼓山站區(qū)間和下院出入線段。其中上洋站至鼓山站區(qū)間的左右2條正線、上洋站至下院車場區(qū)間的左右2條出入線,與周邊諸多既有建構(gòu)筑物,包括廠房宿舍、溫福高鐵路基、三環(huán)高架橋等,共同構(gòu)成了極為復雜的相互穿越關(guān)系。

　　(三)適用范圍

　　本項目技術(shù)成果適用于我國東南部沿海以及其他濱海軟土地區(qū)的盾構(gòu)工程中,針對盾構(gòu)施工中常出現(xiàn)的下穿和側(cè)穿既有建筑物、疊交、斜交穿越隧道施工。

　　(四)獲獎情況

　　獲得中國交通運輸協(xié)會科技進步二等獎。

項目創(chuàng)新點

　　(1)以相似理論為基礎(chǔ),結(jié)合現(xiàn)場實際工況,開展不同埋深盾構(gòu)隧道下穿高鐵路基模型試驗,分析得到盾構(gòu)施工對高鐵路基沉降的影響規(guī)律,因地制宜地提出高鐵路基的加固保護方案以及盾構(gòu)掘進方案。

　　(2)開展盾構(gòu)隧道自穿越模型試驗及精細化數(shù)值仿真,分析得到新舊隧道不同交疊角度與小凈距界限范圍內(nèi),新建盾構(gòu)隧道施工對土層擾動影響規(guī)律以及既有隧道附加內(nèi)力的變化規(guī)律,結(jié)合現(xiàn)場實際,提出盾構(gòu)自穿越的既有隧道加固保護方案以及盾構(gòu)掘進方案。

　　(3)依托福州地鐵2號線盾構(gòu)隧道下穿溫福鐵路工程,進行了基于模糊綜合層次分析法的風險模型研究,對主要影響因素進行了總結(jié)排序,形成一套便于推廣應用的、復雜城市環(huán)境下盾構(gòu)隧道近接穿越施工的風險管理體系。

同類項目比較

應用案例

　　該科研項目的技術(shù)成果成功應用于福州地鐵二號線第9和第10標段項目,通過復雜城市環(huán)境下盾構(gòu)隧道近接穿越施工的關(guān)鍵技術(shù)研究,歸納總結(jié)出了盾構(gòu)隧道下穿高鐵路基施工的時空效應規(guī)律,為比選經(jīng)濟合理的施工輔助措施提供有力的理論支撐;總結(jié)出了復雜地層條件和幾何條件下,上下交疊隧道近接穿越施工的時空效應一般規(guī)律,實現(xiàn)了施工工序和防護加固措施的合理選用:提出了適用于復雜城市環(huán)境下盾構(gòu)隧道近接穿越施工的風險管理體系,實現(xiàn)對過程風險的有效把控,降低潛在安全隱患的發(fā)生概率。本項目成果的推廣應用,為復雜城市環(huán)境下盾構(gòu)隧道近接穿越施工提供理論支撐和經(jīng)驗指導,優(yōu)化方案設(shè)計及工序安排,對降低工程造價、加快工程建設(shè)周期有很大的積極意義。此外,本項目的研究成果,能為風險評估模型在復雜城市環(huán)境下盾構(gòu)隧道建設(shè)中的應用提供有力的技術(shù)支持和保障,具有重大的經(jīng)濟效益和社會價值(見圖1和圖2)。

社會效益與經(jīng)濟效益

　　本科研項目研究解決了濱海軟土地區(qū)盾構(gòu)近接穿越施工難、風險高、無相關(guān)參考標準等問題,豐富了我國以濱海軟土地區(qū)為代表的復雜城市環(huán)境地鐵盾構(gòu)隧道建設(shè)的經(jīng)驗,項目研究成果在福州地鐵2號線第10標段合同段隧道盾構(gòu)掘進中共計節(jié)約756郾75萬元。其技術(shù)成果適用于我國東南部沿海以及其他濱海軟土地區(qū)的盾構(gòu)工程中,特別是針對盾構(gòu)施工中常出現(xiàn)的下穿、側(cè)穿既有建筑物(高鐵路基、高架橋梁等)、疊交、斜交穿越隧道等工程具有較大的參考價值和一定的借鑒性,研究成果具有一定的創(chuàng)新性、應用價值高,對行業(yè)科技進步具有較大的推動作用。