《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２０）—第三部分隧道《厦门复杂地质区域地铁施工技术》​

本期项目简介

完成单位: 中铁十六局集团有限公司、 中铁十六局集团地铁工程有限公司

主要完成人: 任进博、 王炜、 杨立伟、 李福涛、 林海、 王大伟、 张绪锐、 刘金海、 候晓林、高伟

项目简介

　　本项目依托厦门市轨道交通2号线一期1标段建设工程为依托,属隧道及地下工程领域。该项目主要科技内容:

　　(1)提出了以回填增加覆土、超前搅拌桩加固、管片壁后注浆加固、盾构掘进参数优化为主的土压平衡盾构湖底穿越技术,解决了湖底冒顶、隧道上浮等难题。

　　(2)提出了盾构隧道下穿群房的小半径掘进技术和沉降控制标准,有效控制了地表沉降、房屋变形。

　　(3)提出了大规模车站基坑多组合围护工法和多分区穿插循环开挖的快速施工方法,提高了复杂地质条件下大型地铁车站施工效率。课题成果代表了目前国内外建筑行业的先进水平,具有操作简单、改善施工环境、确保安全、提高质量、加快进度、提高效率的优点。经中国铁建股份有限公司的专家评审,项目成果达到国际先进水平,并在厦门市轨道交通2号线建设过程中得到成功应用,取得了显著的经济、社会和环境效益,直接经济效益达3850万元。该成果已成功推广到厦门3号线等类似轨道交通工程施工中,为类似地铁工程建设提供了可靠的决策依据和技术指标。

　　项目成果申请发明专利2项,授权实用新型专利1项;获1项科学技术奖;形成工法1项;发表学术论文3篇。

项目创新点

　　本项目依托厦门市轨道交通2号线一期1标段建设工程,开展了厦门复杂地质区域地铁施工关键技术研究,取得了如下成果:淤提出了以回填增加覆土、超前搅拌桩加固、管片壁后注浆加固、盾构掘进参数优化为主的土压平衡盾构湖底穿越技术,解决了湖底冒顶、隧道上浮等难题。于提出了盾构隧道下穿群房的小半径掘进技术和沉降控制标准,有效控制了地表沉降、房屋变形。盂提出了大规模车站基坑多组合围护工法和多分区穿插循环开挖的快速施工方法,提高了复杂地质条件下大型地铁车站施工效率。

同类项目比较

　　通过下穿群房过程中,应适当提高盾构推力、刀盘扭矩、平均土压、顶部土压,适当降低盾构的掘进速度、贯入度和出土量,严格控制各项掘进参数,加强同步注浆和二次补浆,进行渣土改良,改善渣土和易性,在未脱出盾尾时已经产生沉降,利用盾体径向孔同步注入高浓度膨润土,填充边缘滚刀产生的建筑间隙,全方位、多手段对建筑物沉降进行控制。在小半径曲线隧道施工中,主要通过对盾构机本身进行控制来满足曲线掘进的要求,盾构机的各项几何尺寸和隧道的曲线半径必须满足一定的几何关系。考虑到轴线难于控制的特点,要根据地层条件,选择好盾构机,使用仿形刀及铰接装置,要在更小更严的幅度中进行各种参数优化。

　　以海沧CBD车站施工为主导,总结了大型车站的防排水技术,结合了场地的水文地质情况、地形条件、施工方法、结构型式并提出了地铁工程的防水标准,从围护结构防水、结构自防水及基坑降排水、防水卷材防水、特殊部位(细部)防水详述了大型车站的防排水技术,并在无明显渗漏的情况下主动采取了主体结构背后二次注浆技术,为车站防水再添一道防线。

应用案例

　　厦门轨道交通2号线1标工程,根据该区域隧道下穿密集民房、内湖厚层淤泥、基岩突起的地层特点,开展了厦门复杂地质区域地铁施工技术研究。针对工程浅覆土下穿海沧内湖、盾构小半径下穿群房施工,通过资料调研、数值分析、现场试验的方法,开展了超浅覆土土压平衡盾构湖底掘进技术、盾构近接穿越群房施工沉降控制技术,提高了复杂环境下地铁施工理论水平,形成了诸多技术成果,控制了施工风险,提高了施工效率。对于保障厦门市轨道交通建设按规划进度执行,具有相当重要的工程研究意义及经济实用价值,同时对于其他地铁、公路、水利等隧道穿越水域也具有重要的参考和借鉴意义。

社会效益与经济效益

　　(一)经济效益

　　(1)技术成果转化所产生的直接经济效益可新增产值、新增利税。采用本项科研成果带来的旋挖钻机入岩成桩施工工法和超浅覆土盾构湖底回填增加覆土掘进施工可节省费用及轨道交通建设的相关费用。

　　(2)通过内湖回填增加覆土、超前隧道范围淤泥层搅拌桩加固加快了湖底盾构掘进施工速度,很大程度上节约了施工工时,节省劳动力100工天,按费用2郾5万元/天算,共计节约费用约250万元。通过增加辅助措施后,将线路纵坡由“V冶字坡调整为“人冶字坡,避开基岩突起,取消湖上对侵入隧道硬岩爆破作业施工,保证了盾构掘进施工安全,同时取消区最低处联络通道兼泵房,综合节省费用约2000万元。因此,盾构穿越内湖段节约费用总计约2250万元。

　　(3)隧道盾构下穿东屿村民房群,通过资料调研、理论分析、现场实测的方法,提出了盾构隧道下穿群房的小半径掘进技术和沉降控制标准,有效控制了地表沉降、房屋变形。因此,可节约房屋基础加固、房屋拆迁等费用1600万元。

　　(4)本项目科研成果的应用,对厦门市轨道交通建设中特殊地点施工技术及经验积累、完善此类施工方法等提供重要保障,同时对其他轨道交通隧道下穿水体、建构筑物的施工提供技术支撑,并节约建设成本总计约3850万元。

　　(二)社会效益

　　厦门复杂地质区域地铁施工技术研究,提高了复杂环境下地铁施工理论水平,形成了诸多技术成果,保障了厦门市轨道交通建设按规划进度执行,具有相当重要的工程建设意义及经济实用价值,同时对于其他地铁、城际铁路等沿海复杂地层的工程施工也具有重要的参考和借鉴意义。对厦门沿海区域复杂地层施工中的关键技术研究,其成果可为厦门市规划地铁线路及国内其他城市轨道交通沿海复杂地层施工提供思路及经验借鉴,也为今后类似工程的设计、勘察、施工提供理论及技术支持。

　　在技术方面,将自主研发项目成果在企业内部应用推广,并积极在行业内推广,获得各方的认同;通过培训科研技术人才,大力提高企业的技术研发能力,为企业打造出一批高素质高能力人才。