《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２０）—第三部分隧道《复杂城市环境下盾构隧道近接穿越施工的关键技术研究​》​

本期项目简介

完成单位: 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、 福州大学

主要完成人: 黄晓林、 王豪、 王超东、 段德峰、 李海亮、 冯珂、 赖鹏安、 程伟峰、 曹洋、成广

项目简介

　　(一)项目背景

　　随着经济高速发展和城市化进程的不断加快,城市交通道路拥堵问题成为困扰各大城市的主要社会问题之一。解决城市交通拥堵的根本出路在于优先发展以城市轨道交通为骨干的城市公共交通系统,盾构工法在城市轨道交通施工中的广泛应用,为城市轨道交通的发展提供了广阔的空间。

　　目前我国已建地铁近接穿越工程研究成果颇丰,研究手段值得借鉴。但是关于对盾构隧道下穿铁路路基这种新型的空间交叉及小角度、小净距的自穿越施工工况,施工难度大、高风险工程,研究尚存在不足,不能完全借鉴已有的研究成果。因此亟须对该典型工程展开研究,分析盾构隧道下穿高铁路基产生的不利影响,盾构自穿越过程对既有隧道产生的内力变形,建立盾构隧道穿越铁路施工风险评估体系,正确指导工程设计及施工。

　　(二)技术概况

　　本科技研发项目研究依托福州市地铁2号线第10标段,上洋站至鼓山站区间和下院出入线段。其中上洋站至鼓山站区间的左右2条正线、上洋站至下院车场区间的左右2条出入线,与周边诸多既有建构筑物,包括厂房宿舍、温福高铁路基、三环高架桥等,共同构成了极为复杂的相互穿越关系。

　　(三)适用范围

　　本项目技术成果适用于我国东南部沿海以及其他滨海软土地区的盾构工程中,针对盾构施工中常出现的下穿和侧穿既有建筑物、叠交、斜交穿越隧道施工。

　　(四)获奖情况

　　获得中国交通运输协会科技进步二等奖。

项目创新点

　　(1)以相似理论为基础,结合现场实际工况,开展不同埋深盾构隧道下穿高铁路基模型试验,分析得到盾构施工对高铁路基沉降的影响规律,因地制宜地提出高铁路基的加固保护方案以及盾构掘进方案。

　　(2)开展盾构隧道自穿越模型试验及精细化数值仿真,分析得到新旧隧道不同交叠角度与小净距界限范围内,新建盾构隧道施工对土层扰动影响规律以及既有隧道附加内力的变化规律,结合现场实际,提出盾构自穿越的既有隧道加固保护方案以及盾构掘进方案。

　　(3)依托福州地铁2号线盾构隧道下穿温福铁路工程,进行了基于模糊综合层次分析法的风险模型研究,对主要影响因素进行了总结排序,形成一套便于推广应用的、复杂城市环境下盾构隧道近接穿越施工的风险管理体系。

同类项目比较

应用案例

　　该科研项目的技术成果成功应用于福州地铁二号线第9和第10标段项目,通过复杂城市环境下盾构隧道近接穿越施工的关键技术研究,归纳总结出了盾构隧道下穿高铁路基施工的时空效应规律,为比选经济合理的施工辅助措施提供有力的理论支撑;总结出了复杂地层条件和几何条件下,上下交叠隧道近接穿越施工的时空效应一般规律,实现了施工工序和防护加固措施的合理选用:提出了适用于复杂城市环境下盾构隧道近接穿越施工的风险管理体系,实现对过程风险的有效把控,降低潜在安全隐患的发生概率。本项目成果的推广应用,为复杂城市环境下盾构隧道近接穿越施工提供理论支撑和经验指导,优化方案设计及工序安排,对降低工程造价、加快工程建设周期有很大的积极意义。此外,本项目的研究成果,能为风险评估模型在复杂城市环境下盾构隧道建设中的应用提供有力的技术支持和保障,具有重大的经济效益和社会价值(见图1和图2)。

社会效益与经济效益

　　本科研项目研究解决了滨海软土地区盾构近接穿越施工难、风险高、无相关参考标准等问题,丰富了我国以滨海软土地区为代表的复杂城市环境地铁盾构隧道建设的经验,项目研究成果在福州地铁2号线第10标段合同段隧道盾构掘进中共计节约756郾75万元。其技术成果适用于我国东南部沿海以及其他滨海软土地区的盾构工程中,特别是针对盾构施工中常出现的下穿、侧穿既有建筑物(高铁路基、高架桥梁等)、叠交、斜交穿越隧道等工程具有较大的参考价值和一定的借鉴性,研究成果具有一定的创新性、应用价值高,对行业科技进步具有较大的推动作用。