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2016年度科技进步一等奖:埋深60m级超大直径盾构隧道设计施工关键技术研究

发布时间:2017-12-18 10:43:13

第一完成单位:上海隧道工程有限公司

上海已建成的十余条越江隧道埋深日趋增大,最大深度已达60m级。原有中浅层地下空间设计建造的相关理论和技术无法适用于超深埋地下工程,迫切需要从结构设计、施工体系及装备保障、全寿命期质量管控等展开全方位研究。本项目经过多年自主创新,形成了一套完善的适用于超深埋长大越江隧道工程的设计施工关键技术体系,主要创新点如下:

1. 针对埋深60m级超大直径盾构隧道,采用原位测试首次得到该深度的隧道衬砌荷载及内力分布规律。采用改进隧道衬砌荷载计算理论和隧道横、纵向结构设计模型,形成超深埋大直径盾构隧道结构设计方法,开发了隧道管片三维参数化设计及管片纵向排版软件,应用使隧道管片总体含钢量降低了16.8%。

2. 以施工风险控制为目标构建超深埋盾构隧道施工技术体系,解决了超深埋、高承压水全断面粉砂地层中超大直径盾构“保头、护尾、控沉降”三大风险控制难题,建立超深埋盾构刀具磨损动态评价模型,研发盾构换刀工况专用浆液,首次实现了全断面砂性土地层无地面加固超大直径盾构换刀施工。研究形成了泥水平衡盾构微创穿越敏感建构筑物的施工方法,在6类不同深度条件下成功实施了盾构穿越高危易爆乙烯管线。

3. 创建“全寿命期”隧道信息化施工管理体系,采用RFID技术将隧道施工信息集成到BIM模型中,实现了施工质量的在线集中远程即时管理;发明断面收敛仪与微型三向位移计,实现了断面变形和管片错台重要质量评估指标的自动化监测。首次以BIM模型为载体,将隧道设计、管片制作与盾构施工信息系统地传递到运维养护阶段,为隧道全寿命期的智能化运维养护创造了有利条件。科技成果已应用于工程,取得显著的经济和社会效益。

项目申请专利8项,其中授权发明专利3项,软件著作权3项;编写专著1部;发表论文19篇。研究成果达国际先进水平。