中鐵四院泥炭質(zhì)地層地鐵工程施工技術(shù)研究取得重大進(jìn)展

中鐵四院集團(tuán)西南勘察設(shè)計(jì)有限公司

圖1 中鐵四院集團(tuán)西南勘察設(shè)計(jì)有限公司全貌

中鐵四院集團(tuán)西南勘察設(shè)計(jì)有限公司是云南省第一家從事城市軌道交通設(shè)計(jì)工作的設(shè)計(jì)院，十年來(lái)，先后承擔(dān)了昆明、成都、重慶、貴陽(yáng)、柳州、西安等地十余條軌道交通勘察設(shè)計(jì)工作。

公司始終堅(jiān)持科技強(qiáng)企戰(zhàn)略，始終重視科研和創(chuàng)新工作，近年來(lái)承擔(dān)了數(shù)十項(xiàng)科研項(xiàng)目研發(fā)工作，攻克了高地震烈度大跨鋼結(jié)構(gòu)抗震、泥炭土地層軌道交通工程建設(shè)運(yùn)營(yíng)等系列工程難題，奠定了在西南地區(qū)的技術(shù)創(chuàng)新水平，2018 年順利通過(guò)“國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)”認(rèn)定。

泥炭質(zhì)土具有含水量高、孔隙比大、有機(jī)質(zhì)含量高、液塑限高、高壓縮性且蠕變明顯的特點(diǎn)。在泥炭質(zhì)地層中修建地鐵工程，面臨施工期泥炭質(zhì)地層地基處理和運(yùn)營(yíng)期泥炭質(zhì)地層長(zhǎng)期變形控制等難題。針對(duì)上述問(wèn)題，以在建昆明軌道交通項(xiàng)目為依托，歷經(jīng)10 余年科研攻關(guān)，系統(tǒng)解決了泥炭質(zhì)地層地鐵車站結(jié)構(gòu)施工安全、區(qū)間施工安全、施工環(huán)境保護(hù)、區(qū)間綠色運(yùn)營(yíng)等方面的多項(xiàng)技術(shù)難題，形成了系統(tǒng)的創(chuàng)新技術(shù)：

一是基于室內(nèi)試驗(yàn)手段，研究了滇池泥炭質(zhì)土的抗剪強(qiáng)度、固結(jié)與次固結(jié)變形特性、滲透特性等隨加載壓力的變化規(guī)律，弄清了不同壓力維度下泥炭質(zhì)土顆粒、有機(jī)質(zhì)膠體及水的架構(gòu)規(guī)律。研發(fā)了泥炭土有機(jī)質(zhì)分解模型試驗(yàn)裝置，揭示了微生物分解泥炭土有機(jī)質(zhì)的產(chǎn)氣動(dòng)力學(xué)特征并建立了預(yù)測(cè)模型，探明了有機(jī)質(zhì)分解度對(duì)泥炭土工程特性的影響。基于大樣本數(shù)據(jù)多方法融合，統(tǒng)計(jì)推斷出高原湖相地層合理的參數(shù)取值區(qū)間，為施工設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

二是發(fā)明了一種泥炭質(zhì)軟土地層地鐵車站施工工藝，克服了泥炭土加固期強(qiáng)度損失導(dǎo)致變形超限的問(wèn)題，研發(fā)了提升泥炭質(zhì)地層地鐵車站施工安全性的一種地下連續(xù)墻工字鋼剛性接頭等系列設(shè)備，創(chuàng)新了系統(tǒng)的泥炭質(zhì)軟土地層地鐵車站施工工藝及技術(shù)體系，顯著提升了泥炭質(zhì)地層車站深基坑安全性，為泥炭質(zhì)地層地鐵車站施工安全提供了技術(shù)保障。

三是研發(fā)了泥炭質(zhì)地層盾構(gòu)洞門防滲的多道止水密封裝置、適用于滇池泥炭質(zhì)地層盾構(gòu)隧道洞內(nèi)注漿的止回裝置及注漿管等一系列裝置，改進(jìn)了泥炭質(zhì)地層洞內(nèi)注漿及檢測(cè)設(shè)備，提出了泥炭質(zhì)地層盾構(gòu)掘進(jìn)施工地層變形控制的“五步注漿法”，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間和空間2 個(gè)維度下變形控制，解決了泥炭質(zhì)地層盾構(gòu)施工及運(yùn)營(yíng)地層變形控制技術(shù)難題。

項(xiàng)目研究獲授權(quán)發(fā)明專利21 件，登記軟件著作權(quán)2 項(xiàng)，發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文32 篇，獲批省級(jí)優(yōu)秀工法12 項(xiàng)，培養(yǎng)了省、市級(jí)高層次人才4 人次。相關(guān)研究成果成功應(yīng)用于昆明地鐵、蘇州地鐵、南寧地鐵等工程，近三年共取得逾16.4 億元的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，推廣應(yīng)用前景廣闊。經(jīng)陳湘生院士領(lǐng)銜的評(píng)價(jià)專家組評(píng)價(jià)，一致認(rèn)為：該成果總體上達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，其中泥炭質(zhì)軟土地層地鐵車站及區(qū)間施工工藝達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。

圖2 科學(xué)技術(shù)成果評(píng)價(jià)證書