《交通運輸科學技術新成果推廣目錄》（２０２０）—第三部分隧道《廈門復雜地質區(qū)域地鐵施工技術》?

本期項目簡介

完成單位: 中鐵十六局集團有限公司、 中鐵十六局集團地鐵工程有限公司

主要完成人: 任進博、 王煒、 楊立偉、 李福濤、 林海、 王大偉、 張緒銳、 劉金海、 候曉林、高偉

項目簡介

　　本項目依托廈門市軌道交通2號線一期1標段建設工程為依托,屬隧道及地下工程領域。該項目主要科技內容:

　　(1)提出了以回填增加覆土、超前攪拌樁加固、管片壁后注漿加固、盾構掘進參數(shù)優(yōu)化為主的土壓平衡盾構湖底穿越技術,解決了湖底冒頂、隧道上浮等難題。

　　(2)提出了盾構隧道下穿群房的小半徑掘進技術和沉降控制標準,有效控制了地表沉降、房屋變形。

　　(3)提出了大規(guī)模車站基坑多組合圍護工法和多分區(qū)穿插循環(huán)開挖的快速施工方法,提高了復雜地質條件下大型地鐵車站施工效率。課題成果代表了目前國內外建筑行業(yè)的先進水平,具有操作簡單、改善施工環(huán)境、確保安全、提高質量、加快進度、提高效率的優(yōu)點。經(jīng)中國鐵建股份有限公司的專家評審,項目成果達到國際先進水平,并在廈門市軌道交通2號線建設過程中得到成功應用,取得了顯著的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益,直接經(jīng)濟效益達3850萬元。該成果已成功推廣到廈門3號線等類似軌道交通工程施工中,為類似地鐵工程建設提供了可靠的決策依據(jù)和技術指標。

　　項目成果申請發(fā)明專利2項,授權實用新型專利1項;獲1項科學技術獎;形成工法1項;發(fā)表學術論文3篇。

項目創(chuàng)新點

　　本項目依托廈門市軌道交通2號線一期1標段建設工程,開展了廈門復雜地質區(qū)域地鐵施工關鍵技術研究,取得了如下成果:淤提出了以回填增加覆土、超前攪拌樁加固、管片壁后注漿加固、盾構掘進參數(shù)優(yōu)化為主的土壓平衡盾構湖底穿越技術,解決了湖底冒頂、隧道上浮等難題。于提出了盾構隧道下穿群房的小半徑掘進技術和沉降控制標準,有效控制了地表沉降、房屋變形。盂提出了大規(guī)模車站基坑多組合圍護工法和多分區(qū)穿插循環(huán)開挖的快速施工方法,提高了復雜地質條件下大型地鐵車站施工效率。

同類項目比較

　　通過下穿群房過程中,應適當提高盾構推力、刀盤扭矩、平均土壓、頂部土壓,適當降低盾構的掘進速度、貫入度和出土量,嚴格控制各項掘進參數(shù),加強同步注漿和二次補漿,進行渣土改良,改善渣土和易性,在未脫出盾尾時已經(jīng)產(chǎn)生沉降,利用盾體徑向孔同步注入高濃度膨潤土,填充邊緣滾刀產(chǎn)生的建筑間隙,全方位、多手段對建筑物沉降進行控制。在小半徑曲線隧道施工中,主要通過對盾構機本身進行控制來滿足曲線掘進的要求,盾構機的各項幾何尺寸和隧道的曲線半徑必須滿足一定的幾何關系?？紤]到軸線難于控制的特點,要根據(jù)地層條件,選擇好盾構機,使用仿形刀及鉸接裝置,要在更小更嚴的幅度中進行各種參數(shù)優(yōu)化。

　　以海滄CBD車站施工為主導,總結了大型車站的防排水技術,結合了場地的水文地質情況、地形條件、施工方法、結構型式并提出了地鐵工程的防水標準,從圍護結構防水、結構自防水及基坑降排水、防水卷材防水、特殊部位(細部)防水詳述了大型車站的防排水技術,并在無明顯滲漏的情況下主動采取了主體結構背后二次注漿技術,為車站防水再添一道防線。

應用案例

　　廈門軌道交通2號線1標工程,根據(jù)該區(qū)域隧道下穿密集民房、內湖厚層淤泥、基巖突起的地層特點,開展了廈門復雜地質區(qū)域地鐵施工技術研究。針對工程淺覆土下穿海滄內湖、盾構小半徑下穿群房施工,通過資料調研、數(shù)值分析、現(xiàn)場試驗的方法,開展了超淺覆土土壓平衡盾構湖底掘進技術、盾構近接穿越群房施工沉降控制技術,提高了復雜環(huán)境下地鐵施工理論水平,形成了諸多技術成果,控制了施工風險,提高了施工效率。對于保障廈門市軌道交通建設按規(guī)劃進度執(zhí)行,具有相當重要的工程研究意義及經(jīng)濟實用價值,同時對于其他地鐵、公路、水利等隧道穿越水域也具有重要的參考和借鑒意義。

社會效益與經(jīng)濟效益

　　(一)經(jīng)濟效益

　　(1)技術成果轉化所產(chǎn)生的直接經(jīng)濟效益可新增產(chǎn)值、新增利稅。采用本項科研成果帶來的旋挖鉆機入巖成樁施工工法和超淺覆土盾構湖底回填增加覆土掘進施工可節(jié)省費用及軌道交通建設的相關費用。

　　(2)通過內湖回填增加覆土、超前隧道范圍淤泥層攪拌樁加固加快了湖底盾構掘進施工速度,很大程度上節(jié)約了施工工時,節(jié)省勞動力100工天,按費用2郾5萬元/天算,共計節(jié)約費用約250萬元。通過增加輔助措施后,將線路縱坡由“V冶字坡調整為“人冶字坡,避開基巖突起,取消湖上對侵入隧道硬巖爆破作業(yè)施工,保證了盾構掘進施工安全,同時取消區(qū)最低處聯(lián)絡通道兼泵房,綜合節(jié)省費用約2000萬元。因此,盾構穿越內湖段節(jié)約費用總計約2250萬元。

　　(3)隧道盾構下穿東嶼村民房群,通過資料調研、理論分析、現(xiàn)場實測的方法,提出了盾構隧道下穿群房的小半徑掘進技術和沉降控制標準,有效控制了地表沉降、房屋變形。因此,可節(jié)約房屋基礎加固、房屋拆遷等費用1600萬元。

　　(4)本項目科研成果的應用,對廈門市軌道交通建設中特殊地點施工技術及經(jīng)驗積累、完善此類施工方法等提供重要保障,同時對其他軌道交通隧道下穿水體、建構筑物的施工提供技術支撐,并節(jié)約建設成本總計約3850萬元。

　　(二)社會效益

　　廈門復雜地質區(qū)域地鐵施工技術研究,提高了復雜環(huán)境下地鐵施工理論水平,形成了諸多技術成果,保障了廈門市軌道交通建設按規(guī)劃進度執(zhí)行,具有相當重要的工程建設意義及經(jīng)濟實用價值,同時對于其他地鐵、城際鐵路等沿海復雜地層的工程施工也具有重要的參考和借鑒意義。對廈門沿海區(qū)域復雜地層施工中的關鍵技術研究,其成果可為廈門市規(guī)劃地鐵線路及國內其他城市軌道交通沿海復雜地層施工提供思路及經(jīng)驗借鑒,也為今后類似工程的設計、勘察、施工提供理論及技術支持。

　　在技術方面,將自主研發(fā)項目成果在企業(yè)內部應用推廣,并積極在行業(yè)內推廣,獲得各方的認同;通過培訓科研技術人才,大力提高企業(yè)的技術研發(fā)能力,為企業(yè)打造出一批高素質高能力人才。