2024年3月21日-23日，中国交通运输协会在湖南株洲举办了2023年度科学进步奖表彰大会。全国共有800多个交通项目参与了报奖，经多轮专家评审，苏州轨道交通《富水超软淤泥质地层盾构“机-土-隧”协同智能控制建造关键技术》科研项目脱颖而出，喜获科技进步特等奖。
解决关键难题
苏州富水超软淤泥质地层具有高富水、超软弱、高灵敏性等特征，盾构施工中表现为约束能力差、承载能力低、扰动敏感性高。以苏州轨道交通11号线为例，28个盾构隧道区间中，12个区间存在淤泥质粉质黏土，土体含水量高达40.15%，承载力仅为50~60kPa。在建设地铁时面临了多重考验，苏州轨道交通家团创造性解决了一系列难题。
难题1
盾构掘进姿态难控
在该种地层中施工，盾构面临的第一个技术难题是盾构掘进姿态难控，易发生盾构磕头、漂移，偏离轴线问题。如何在超弱地层约束下、克服管片浮力、不均匀自重等不平衡荷载，做到盾构机姿态和轨迹可控，是首先要解决的难题。
应对技术
富水超软淤泥质地层盾构掘进姿态与轨迹高精度控制技术
项目组首次开展了淤泥质地层盾构调姿模型试验，探明了调姿过程中盾周土体变形和应力时空演化规律，揭示了机-土动态相互作用机理，为姿态控制提供了理论依据，进而构建了铰接盾构掘进动力学模型，探明了盾构掘进姿态模式，研发了“调配重、增抗浮、缓调姿、变主动”为核心的盾构掘进姿态模式精准控制技术，并且提出了盾构分区推力设计方法，开发了轨迹跟踪MPC控制器，创新了 “轨迹规划、目标位姿解算、跟踪控制”多模块的盾构掘进轨迹跟踪控制技术。
难题2
地层和隧道变形难控
不良的盾构姿态和同步注浆参数等易诱发土体超挖沉陷、管片结构变形破损。如何在富水超软地层中，综合调控盾构操作参数，保持地层和隧道变形可控，是第二个核心问题。
应对技术
富水超软淤泥质地层土体与隧道变形精准控制技术
项目组探明了淤泥质地层变形模式和隧道不均匀变形特征，揭示了考虑盾构姿态、同步注浆等施工特征的地层与隧道变形机制，为其变形提供了控制依据，并研发了早凝快强抗浮浆液及配套抗浮技术，创新了分区分段分层次洞内注浆隧道不均匀沉降控制技术。
难题3
小净距并行隧道施工扰动大
在苏州地铁7号线工程中，项目组面临了1.8m超小净距施工难题，而对于富水超软地层，其扰动控制问题更为艰难。小净距并行隧道施工扰动大，极易导致隧道偏压、侧移、管片错台破损，如何做到并行隧道“无感”施工，是第三个核心问题。
应对技术
小净距并行隧道智能支顶装备与无感穿越技术
项目组开展了盾构并行施工离心模型试验，建立了“盾构-土体-先行隧道”力学模型，提出了并行隧道安全净距判定方法，为小净距施工提供了评定依据，同时发明了伺服式同步智能平衡支顶装备，提出了平行穿越先行隧道的合理支顶范围，形成了小净距双线并行隧道同步支顶技术，还进一步创新了机-土-隧联合加强的并行隧道新型保护体系，搭建了“荷载-内力-变形”多源感知监测预警系统，形成了超小净距并行隧道“无感”穿越技术。
苏州轨道交通集团将继续加强与国内一流院校、科研院所、头部企业等交流合作，整合优势资源，围绕集团主责主业，结合市场需求，进一步开展系统、技术体系、设施设备等方面的研发，同时加强科技成果转化，推进技术产业化，为建设交通强国贡献苏州轨道力量。
过刊浏览
资料下载
友情链接