《北京地铁工程施工深孔注浆关键技术研究及应用》

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项目属城乡基础建设的城市轨道交通工程领域。

注浆技术作为“地下工程的灵魂”,在轨道交通工程建设的安全、质量、经济、环保等方面扮演着不可替代的重要角色。近年来,随着风险控制和绿色施工要求的不断提高,具有地下水控制和地层加固功能的深孔注浆技术得到了越来越广泛的应用。但是,由于缺乏系统研究,深孔注浆的理论基础、设计与评价技术、施工控制技术等方面的研究非常不成熟,工程实践也主要依靠“现场经验”。因此,由于注浆效果不理想带来的止水、地层加固效果差、进而引起渗漏水、地层变形过大甚至坍塌、建构筑物损坏等事故屡见不鲜。亟待开展针对深孔注浆技术的系统研究与技术创新。

基于上述现实而迫切的需求,项目以北京地铁7号线为依托,通过“产、学、研、用”联合技术攻关,历时5年,开展了深孔注浆理论、设计与评价方法、施工控制技术的系统研究。主要取得以下创新成果:(1)首次提出了考虑浆液黏时变效应的深孔渗透注浆理论,建立了“注浆压力-注浆速度-注浆时间”参数确定方法及设计方法。(2)提出了同时适用于劈裂和渗透机理的黏时变劈裂~渗透注浆理论,首次建立了适用于各种地层条件下深孔注浆计算分析的统一方法,解决了循回沉积土层缺乏适用设计计算方法的难题。(3)建立了深孔注浆复合体、加固圈力学性质的评价方法,揭示了加固体力学性质对地层变形规律的影响特性,提出了考虑深孔注浆预加固刚度调和作用的地层位移预测方法。

项目基于以上创新,在依托工程中进行了验证、改进和推广应用,使深孔注浆技术在轨道工程注浆止水、地层加固、环境风险控制中得到了普遍成功应用,填补了理论、设计计算、施工参数控制技术等方面的空白,并使深孔注浆技术从以往依赖于工人的“现场经验”转变为具有科学方法指导的完整技术体系。

项目申请国家专利10项,已授权6项,申请国家级工法1项,发表论文20余篇,专著1部。研究成果的应用实现了7号线大量重大风险工程的施工控制,节约变形超标处置预算2081万元,节约居民过渡安置费用1.7亿元,注浆止水节约了水资源上千万方。总体上,项目成果的应用支持了7号线顺利开通,改善了首都交通环境。同时,成果也具有显著的推广应用价值,已广泛应用于北京地铁8号、6号西延、12号线以及郑州地铁4号线、沈阳四、九号线等京内外地铁建设项目,直接经济效益约1亿元,取得显著的环境、社会和经济效益,对注浆理论和技术的进步以及城市轨道交通的发展具有重要的引领和推动作用。

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