《交通運輸科學技術新成果推廣目錄》（２０２1）第二部分 隧道工程篇《不穩(wěn)定地層越江大直徑泥水盾構安全高效掘進技術》

完成單位：中鐵十六局集團有限公司、中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司

主要完成人：鄭中剛、劉曉巖、劉元鵬、張毅、邵金超、寇向南、趙連三、武慧韜、劉崢、鄭劍鋒

項目簡介

（一）項目背景

　　“不穩(wěn)定地層越江大直徑泥水盾構安全高效掘進技術”科研項目以杭州地鐵8號線一期工程土建施工SG8-2標項目為依托，對錢塘江及其周邊復雜水文地質(zhì)環(huán)境下大直徑泥水盾構的施工進行了充分的試驗、監(jiān)測、分析和研究。通過將盾構施工過程中所遇到的技術性難題進行科技攻關，對實施效果進行分析，對相關的施工方案及措施進行了歸納和總結，形成了不穩(wěn)定地層越江大直徑泥水盾構施工中具有代表性意義的綜合施工技術。

（二）技術概況

　　成功解決了不穩(wěn)定地層越江盾構隧道施工中掘進控制難度大、地表沉降控制精度要求高、杭州高校園區(qū)泥漿排放難度大及工期緊迫等一系列難題，保證了施工效率。嚴格控制了施工過程中的地表沉降、隧道質(zhì)量以及對周圍建筑物影響，保證了施工質(zhì)量和周圍設施的正常運轉(zhuǎn)。

（三）適用范圍

　　該技術具有良好的推廣前景，可直接引用或進一步提升后運用到盾構法施工的穿江隧道工程建設中。

（四）獲獎情況

　　2021年度中國交通運輸協(xié)會科學技術獎科技進步二等獎

項目創(chuàng)新點

　　創(chuàng)新點1：針對常見液壓式刀具磨損檢測只能到達一定磨損限值后檢測到刀具磨損，提出采用新型電阻串聯(lián)方式來實現(xiàn)盾構機刀盤切刀磨損檢測裝置，將串聯(lián)式電阻電路安裝在切刀內(nèi)，切刀的磨損導致電路中電阻數(shù)量的變化，用電阻值的不同實時反應切刀的磨損量。

　　創(chuàng)新點2：采用有限元對盾構下穿錢塘江時泥沙搬運對掌子面的影響進行模擬，分析泥沙搬運情況下，泥沙高度、泥沙面積、泥沙位置以及盾構埋深對于盾構開挖掌子面穩(wěn)定性的影響，并提出分階段的穿江穩(wěn)定性控制措施。

　　創(chuàng)新點3：通過有限元對不穩(wěn)定地層越江盾構隧道下穿江堤及管線進行模擬，分析了盾構下穿江堤及管線的沉降變形規(guī)律，確定了盾構施工最優(yōu)的注漿壓力，掌子面支撐壓力和每日掘進環(huán)數(shù)。并分析不同類型、不同埋深管線的沉降曲線，與地表沉降曲線之間的差異，評估現(xiàn)有管線控制標準的合理性。

　　創(chuàng)新點4：對不穩(wěn)定地層中分離設備效率低的原因進行優(yōu)化，提出通過保證給料均勻性、增大篩孔實用面積、泥漿指標與掘進參數(shù)協(xié)同控制的技術措施減少粉質(zhì)黏土地層中控制分離設備預篩分步驟跑漿，并運用泥水分離系統(tǒng)、壓濾干化工藝、壓濾渣土制磚再利用等方法達到泥漿零排放。

　　創(chuàng)新點5：提出采用新型結構貝雷梁施工工法達到盾構機組裝調(diào)試與車站主體結構同步施工節(jié)約大量工期實例。

應用案例

　　“不穩(wěn)定地層越江大直徑泥水盾構安全高效掘進技術”科研項目以杭州地鐵8號線一期工程土建施工SG8-2標項目為依托，對錢塘江及其周邊復雜水文地質(zhì)環(huán)境下大直徑泥水盾構的施工進行了充分的試驗、監(jiān)測、分析和研究。通過將盾構施工過程中所遇到的技術性難題進行科技攻關，對實施效果進行分析，對相關的施工方案及措施進行了歸納和總結，形成了不穩(wěn)定地層越江大直徑泥水盾構施工中具有代表性意義的綜合施工技術。成功解決了不穩(wěn)定地層越江盾構隧道施工中掘進控制難度大、地表沉降控制精度要求高、杭州高校園區(qū)泥漿排放難度大及工期緊迫等一系列難題，保證了施工效率。嚴格控制了施工過程中的地表沉降、隧道質(zhì)量以及對周圍建筑物影響，保證了施工質(zhì)量和周圍設施的正常運轉(zhuǎn)。

社會效益與經(jīng)濟效益

（一）經(jīng)濟效益

　　本項目科研成果在杭州地鐵8號線SG8-2標項目施工過程中得到了廣泛應用，節(jié)約施工成本超1200萬。

（二）社會效益

　　項目部科學的管理模式和先進的施工水平得到了建設單位、設計單位、監(jiān)理單位以及同行的一致好評，為集團公司贏得了良好的社會信譽，提升了技術優(yōu)勢，培養(yǎng)了一批專業(yè)性強的技術和管理人才，增加了企業(yè)的活力，樹立了領先于其他企業(yè)的地位，創(chuàng)出了優(yōu)質(zhì)的品牌，得到了良好的聲譽，多次獲得建設單位全市在建地鐵項目質(zhì)量評比第一名，已取得市標化工地、西湖被結構優(yōu)質(zhì)等多項獎項，社會效益顯著，也為盾構施工行業(yè)的發(fā)展起到了很好的推動作用，具有很好的示范意義和廣泛的推廣應用價值。