《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２1）第二部分 隧道工程篇《不稳定地层越江大直径泥水盾构安全高效掘进技术》

完成单位：中铁十六局集团有限公司、中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司

主要完成人：郑中刚、刘晓岩、刘元鹏、张毅、邵金超、寇向南、赵连三、武慧韬、刘峥、郑剑锋

项目简介

（一）项目背景

　　“不稳定地层越江大直径泥水盾构安全高效掘进技术”科研项目以杭州地铁8号线一期工程土建施工SG8-2标项目为依托，对钱塘江及其周边复杂水文地质环境下大直径泥水盾构的施工进行了充分的试验、监测、分析和研究。通过将盾构施工过程中所遇到的技术性难题进行科技攻关，对实施效果进行分析，对相关的施工方案及措施进行了归纳和总结，形成了不稳定地层越江大直径泥水盾构施工中具有代表性意义的综合施工技术。

（二）技术概况

　　成功解决了不稳定地层越江盾构隧道施工中掘进控制难度大、地表沉降控制精度要求高、杭州高校园区泥浆排放难度大及工期紧迫等一系列难题，保证了施工效率。严格控制了施工过程中的地表沉降、隧道质量以及对周围建筑物影响，保证了施工质量和周围设施的正常运转。

（三）适用范围

　　该技术具有良好的推广前景，可直接引用或进一步提升后运用到盾构法施工的穿江隧道工程建设中。

（四）获奖情况

　　2021年度中国交通运输协会科学技术奖科技进步二等奖

项目创新点

　　创新点1：针对常见液压式刀具磨损检测只能到达一定磨损限值后检测到刀具磨损，提出采用新型电阻串联方式来实现盾构机刀盘切刀磨损检测装置，将串联式电阻电路安装在切刀内，切刀的磨损导致电路中电阻数量的变化，用电阻值的不同实时反应切刀的磨损量。

　　创新点2：采用有限元对盾构下穿钱塘江时泥沙搬运对掌子面的影响进行模拟，分析泥沙搬运情况下，泥沙高度、泥沙面积、泥沙位置以及盾构埋深对于盾构开挖掌子面稳定性的影响，并提出分阶段的穿江稳定性控制措施。

　　创新点3：通过有限元对不稳定地层越江盾构隧道下穿江堤及管线进行模拟，分析了盾构下穿江堤及管线的沉降变形规律，确定了盾构施工最优的注浆压力，掌子面支撑压力和每日掘进环数。并分析不同类型、不同埋深管线的沉降曲线，与地表沉降曲线之间的差异，评估现有管线控制标准的合理性。

　　创新点4：对不稳定地层中分离设备效率低的原因进行优化，提出通过保证给料均匀性、增大筛孔实用面积、泥浆指标与掘进参数协同控制的技术措施减少粉质黏土地层中控制分离设备预筛分步骤跑浆，并运用泥水分离系统、压滤干化工艺、压滤渣土制砖再利用等方法达到泥浆零排放。

　　创新点5：提出采用新型结构贝雷梁施工工法达到盾构机组装调试与车站主体结构同步施工节约大量工期实例。

应用案例

　　“不稳定地层越江大直径泥水盾构安全高效掘进技术”科研项目以杭州地铁8号线一期工程土建施工SG8-2标项目为依托，对钱塘江及其周边复杂水文地质环境下大直径泥水盾构的施工进行了充分的试验、监测、分析和研究。通过将盾构施工过程中所遇到的技术性难题进行科技攻关，对实施效果进行分析，对相关的施工方案及措施进行了归纳和总结，形成了不稳定地层越江大直径泥水盾构施工中具有代表性意义的综合施工技术。成功解决了不稳定地层越江盾构隧道施工中掘进控制难度大、地表沉降控制精度要求高、杭州高校园区泥浆排放难度大及工期紧迫等一系列难题，保证了施工效率。严格控制了施工过程中的地表沉降、隧道质量以及对周围建筑物影响，保证了施工质量和周围设施的正常运转。

社会效益与经济效益

（一）经济效益

　　本项目科研成果在杭州地铁8号线SG8-2标项目施工过程中得到了广泛应用，节约施工成本超1200万。

（二）社会效益

　　项目部科学的管理模式和先进的施工水平得到了建设单位、设计单位、监理单位以及同行的一致好评，为集团公司赢得了良好的社会信誉，提升了技术优势，培养了一批专业性强的技术和管理人才，增加了企业的活力，树立了领先于其他企业的地位，创出了优质的品牌，得到了良好的声誉，多次获得建设单位全市在建地铁项目质量评比第一名，已取得市标化工地、西湖被结构优质等多项奖项，社会效益显著，也为盾构施工行业的发展起到了很好的推动作用，具有很好的示范意义和广泛的推广应用价值。