科技成果

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成果名称: 浅埋盾构下穿高铁路基设计关键技术研究

成果登记号: 9612020Y0259

第一完成单位: 中铁第一勘察设计院集团有限公司

联 系 人: 吴东亮

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新技术

技术领域: 城市建设与社会发展

应用行业: 建筑业

成果简介:

①课题来源与背景

随着我国高速铁路和城市轨道交通建设的飞速发展,不同交通形式的空间交叉问题将会越来越多。在国内,与本课题相类似的工程也越来越多,从目前已有工程的研究深度来看,主要采取的是工程类比法,来确定工程的最终设计方案,带有经验性和不确定性,科学性不高。显然,随着类似工程问题的增多,高速铁路列车运营安全以及隧道下穿过程中的施工安全等问题将越来越多,尤其是浅埋路基条件下安全问题将尤为凸显。

为此,特设立"浅埋盾构下穿高铁路基设计关键技术研究"课题,首先对高速列车动荷载作用特性进行分析,确定动荷载设计值,然后根据不同动荷载值设计支护参数,再对盾构下穿高铁时路基沉降影响因素进行分析提出影响路基地层沉降的各个影响因素,针对各影响因素再对盾构掘进参数进行优化设计,并对下穿段可能采取的各种地层加固技术措施进行比选,综合得出一种最优设计方案。最后通过模型试验对设计方案进行验证。 

②研究目的与意义;

根据广州地区已有的工程建设相关经验,结合地质环境、地面与高铁无砟道床的具体型式等情况,参考高铁规范、标准中的变形控制标准,通过有限元分析结合现场试验的手段,提出合理的轨道及地层沉降限值,并形成一套初步的沉降控制标准。

随着轨道交通在我国的蓬勃发展,地铁项目越来越多,不可避免与城际、市政等工程交叉建设;本工程旨在提供一个较为完善的标准评价体系,以期为我院将来类似工程的实施提供指导和借鉴。

④创见与创新;

浅埋盾构隧道下穿高铁无砟轨道为国内、国外第一例。

MJS工法水平施工国内第一例(目前国内仅上海有竖向施工先例)。

MJS水平加固距离高铁轨道垂直距离仅约4米,如果保证超浅埋水平加固施工安全,为本工程的一大难点。

下穿隧道位置属于武广高铁越行站,70%~80%在本站不停车,不限速情况下进行加固及盾构施工风险极大,如果提出限速,需提出明确的限速标准及论证依据。目前国内无施工先例。

区间隧道下穿高铁地段下方基岩存在岩溶发育、所在线路为国内第一条在岩溶区修建的地铁,如果最大限度控制岩溶对盾构施工及高铁的风险为本工程的另外一个难点。

提出沉降控制标准:根据运营安全、乘客舒适度、不平顺度、无咋轨道的适应性等因素得到沉降对高铁运行安全的影响。

⑤社会经济效益,存在的问题; 

浅埋盾构下穿高铁路基工程中,由于高铁路基变形控制要求高,修复难度大,浅埋盾构下穿施工面临很大的工程难度。本研究项目结合浅埋盾构下穿高铁路基工程的工程特点,以保障施工过程中高铁安全运行为目标,提出了施工控制标准及限速标准、建立了安全评价体系,充分利用依托项目工程实践经验,提出了施工控制措施。决解了浅埋盾构下穿高铁路基工程中的一些列工程设计难题。此外,本项目对高铁动载荷作用下地铁隧道疲劳性能的开创性研究为保障地铁隧道设计年限内的安全服役具有重要的工程价值。

本项目研究成果在标准、设计的研究方法和技术手段上具有很强的创新性。通过研究,形成了一套浅埋盾构下穿高铁路基设计的综合技术,为今后类似工程的设计找到一种更为全面的方法和思路,为工程建设提供重要技术支持,保证工程的顺利建设,确保地铁施工过程中列车运营安全,保障下穿高铁路基地铁隧道的长期安全运营。伴随着大规模城市地下空间建设的进行,城市综合交通网络的快速发展,高铁线路与地铁近接交叉成为一种必然趋势。因此,课题研究所取得的一系列成套技术和相关理论必将在越来越多的工程中得到推广应用,必将给今后国内外类似工程带来良好的经济、社会、环境效益。

⑥历年获奖情况;

(1)以该区间为依托的《浅埋盾构下穿高铁路基设计关键技术研究》获2018年度"中铁建科学技术一等奖"

(2)以该区间为依托的《浅埋隧道下穿高速铁路无砟轨道设计与施工技术研究与应用》获2018年度"广东省工程勘察设计行业协会科学技术奖一等奖"

(3)以该区间为依托的《复杂地质条件下浅埋隧道下穿运营高速铁路路基沉降控制与安全监测技术研究获2018年度"广铁集团科学技术奖"一等奖

(4)《广州地铁9号线广州北站~花城路站区间设计》获2018年度"铁一院优秀工程设计"一等奖

(5)《广州地铁9号线广州北站~花城路站区间设计》获2019年度"中国铁建优秀工程设计"一等奖