《土压平衡盾构土层留壳地下接收及其解体关键技术开发应用》

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该成果属于城乡建设领域。

盾构的接收并将其解体是盾构施工中最后一个阶段,常规做法是在地铁车站明挖基坑内接收并解体。但地铁车站往往修建在繁华市区交叉路口,周边建(构)筑物林立、地下管线众多,没有地面条件修筑明挖车站,使得常规盾构接收方法难以实施。北京地铁14号线13标工程由于不具备明挖施作条件,盾构无法接收,该标段成为14号线中线段贯通的瓶颈。

项目组提出了盾构地下接收并解体的新思路,研究中发现两大问题:

1.接收洞口的稳定性问题:洞口处结构及土体受到地下接收室施做和盾构掘进的多次扰动而极为薄弱。常规盾构接收本身风险极高,事故频发,地下接收更加加剧了风险,洞口的稳定性是一个关键问题。

2.狭小空间盾构解体问题:盾构体积、重量庞大且都按照地面解体的方式进行设计的,需要大型吊装设备;而地下接收室空间狭小、无大型吊装设备,且拆卸的关键部件不能受到损伤,难度极大,国内外罕见。

项目组通过数值模拟、三维仿真模拟及工程实践,攻克了地下接收盾构及解体的两大难题,获得了如下创新成果:

1.首次提出了土压平衡盾构土层留壳地下接收的主动和被动接收方法,盾构外壳留置在洞口及附近土层中作为初期支护,采用注浆加固等辅助方法,解决了洞口处安全稳定性问题并为盾构的安全顺利解体奠定了基础。

2.提出了盾构解体“自拆优先、后装先拆、分块拆卸、充分保留”的基本原则及解体工艺流程;提出了关键部件无损拆卸观点,解决了重、长、大关键部件在狭小空间内无损拆卸难题。

3.形成了地下接收室的施做、盾构接收及解体的成套施工技术,研发了盾构拆卸的辅助设备,促进了盾构再制造技术和产业的发展。

项目关键技术已申请5项发明专利,其中2项已授权,研究成果经鉴定达到国际先进水平。

项目成果在北京地铁14号线获得了成功应用,保障了14号线中线段的顺利贯通,取得了显著的社会效益、经济效益和环境效益,仅直接经济效益达到4600余万元。在中国大力发展城市轨道交通建设中,采用明挖基坑接收、解体盾构的地面条件越来越苛刻,就北京轨道交通建设而言,至2020年将新增加500km里程,届时每一公里将有一个车站,无地面条件进行盾构接收与解体的问题将越来越突出。项目成果实现了无需占用地面而贯通隧道并进行盾构解体的方法,具有极为广阔的应用前景,促进了城市轨道交通建设的发展,且将对地下综合管廊的建设产生深远影响。

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