盾构钢筋混凝土明洞接收施工技术建议书

上海市基础工程公司上海市基础工程公司 质量 环境和职业健康安全管理体系质量 环境和职业健康安全管理体系 课题建议书课题建议书 SF QESr3527SF QESr3527 课题名称 盾构钢筋混凝土明洞接收施工技术 起 止 年 月 2015 4 2016 4 课题建议人 XX 建议书编制人 X 2015 年 5 月 1 日编写 填 写 说 明 一 建议书编制应根据本提纲要求 逐项认真编写 表达要明确严谨 字 迹要清楚易辨 外来语同时用原文和中文表达 二 课题建议书编写请使用 A4 纸 四 报送公司书面材料一份 特殊情况 另定 和电子文本一份 电子文 本通过网络递交 课题建议人必须确保书面材料和电子文本的一致性 课题建议书 一 趋势判断和需求分析 国内外现状 水平和发展趋势 含知识产权状况和技术标准状况 经济 建设和社会发展需求 科学技术价值 特色和创新点 1 国内外现状 水平和发展趋势 随着城市的现代化发展 交通出行压力不断增大 城市轨道交通网络的 不断完善是解决交通出行压力的有效手段 盾构法以其对环境影响小 施工 效率高 适用范围广等优点 已成为城市轨道交通建设的主要手段 而有限 的地下空间也使得盾构法区间隧道埋深不断加大 随着城市轨道交通的不断 覆盖 将来会有埋深更大的区间需要施工 这就使得盾构法隧道将在承压水 层 高渗透性的砂层甚至更加恶劣的地质条件下进行施工 在恶劣地质条件 下盾构接收 往往会发生涌水 涌砂等不利情况 从而造成地面塌陷 周边 建 构 筑物变形等不良影响 如何解决在恶劣地质条件下盾构施工风险最 大的环节 接收环节的安全施工是目前急需解决的问题 众所周知 进洞加固的质量直接关系到进洞的安全性 目前主要的加固 方法有高压旋喷桩法 深层搅拌桩法 冻结法以及 SMW 工法等 随着工艺 的进步 RJP MJS 等先进工法不断的被使用到盾构进洞加固中 但工艺 的进步并没有带来绝对的安全 短短几年间 南京 杭州 上海相继发生了 盾构接收漏水 漏砂事故 且均产生了较大的社会影响 究其原因 在市中 心区域施工 各类建 构 筑物以及管线的影响 往往使加固区长度无法满 足要求 甚至无法实施 而水平冻结法也因冻胀融沉对周边环境影响过大而 无法满足要求 如何在恶劣的地质条件以及复杂的周边环境条件下做到加固 方式与接收工艺的完美匹配是迫切需要研究的问题 目前在风险性较大的进洞区域 主要的接收方法有二次接收 三次接收 割除盾尾等 但这些接收方法在封堵过程中难免会造成一定的水土流失 对 周边环境造成一定的影响 通过相关领域专家的研究 钢套筒接收工艺应运 而生 2009 年在广州市轨道交通二 八号线延长线工程盾构 3 标段南浦站 洛溪站盾构区间首次使用了素混凝土连续墙 接收钢套筒的接收工艺 完 成了盾构接收工艺的一次飞跃 2012 年天津地铁 2 号线建国道站 天津站 施工期间采用了水平冰冻 水平注浆结合钢套筒接收工艺 又向地面无加固 条件的盾构接收迈出了一大步 2013 年南京地铁 TA09 标施工同样利用钢 套筒施工工艺完成了盾构在富水承压砂层中的接收 钢套筒技术的发展降低 了盾构进洞施工的风险 但也有其不足之处 比如钢套筒需抵御盾构机刀盘 形成的扭矩 为防止其旋转甚至解体 往往需增加钢板厚度 肋板数量以及 斜撑 后盖板需抵御套筒内部压力往往需另行加设支撑 钢套筒安装轴线与 盾构推进轴线不一致以及套筒与地墙的接缝处渗水的处理难题 在对周边环 境保护要求高 影响日益敏感的今天 如何开发出一套安全 有效且经济合 理的盾构接收工艺是我们需要研究的一个难点 我第五工程公司中标的天津地铁 5 号线工程土建施工第 16 合同段区间 盾构工程 盾构隧道右线全长 1113 956m 左线全长 1115 492m 为天津 市的重大工程项目 该区间隧道盾构从下瓦房站始发向直沽站推进 5 号线 直沽站与 9 号线大直沽西路站为 5 9 号线的换乘节点 两车站呈 T 形布置 通过 9 号线大直沽西路站 B 出入口及换乘大厅实现换乘 两车站净距 27 5m 区间隧道在穿越 9 号线大直沽西路站第二道玻璃纤维筋地下连续墙 围护结构后再推进 27 5m 后即进洞 其中右线正上方为 B 出入口结构 左 线正上方为换乘大厅结构 如何在如此复杂的地面环境条件下安全进洞并保 证上部建 构 筑物的安全是前期研究过程中需要解决的难题 本工程进洞区域盾构覆土达到 22m 所处地层主要为 9 2 砂质粉土层 该层为天津市第一承压含水层 该承压水稳定水位大沽标高约为 0 1m 其 中右线上方为 9 号线大直沽西路站 B 出入口 B 处出入口围护结构与 5 号线 直沽站地墙间仅有 1 5m 的空间可进行地面加固 如何利用好这有限的空间 达到理想的加固效果能够满足盾构进洞的需要 以及配套的接收方式选择是 本工程的难点 本课题依托我公司承建的天津地铁 5 号线土建施工第 16 合同段下瓦房 站 直沽站区间工程 针对工程进洞区域周边环境条件复杂 地质情况恶劣 等特点 对盾构进洞方式进行研究 在现有钢套筒接收工艺技术的基础上发 展处一种能够适应各种地层 各种复杂环境条件 且安全 可靠 经济的钢 筋混凝土明洞接收方法以及与之相配套的进洞施工流程 明洞内盾构推进的 施工参数设定 明洞结构内力分析 明洞内填充料种类以及填充方式 盾构 接收完成安全性的判断等 2 经济建设和社会发展需求 随着城市化的不断推进 地面建 构 筑物趋于饱和 在寸土寸金的情 况下 盾构进洞区域将不得不面对周边环境条件更加复杂 地质情况更加恶 劣等一系列不利因素 如果不开发出一套完整的 能够有效保证盾构进洞安 全以及能够有效降低周边土体损失率的施工工法将给后续地铁建设带来巨大 的困难 轨道交通网络的形成前期 各站点之间相互比较独立 随着网络的不断 完善 各站点之间必将实现换乘 再者地铁建设必将带动区域经济发展 其 与地块开发的关系将越来越紧密 这也使得盾构接收区域周边环境条件越来 越复杂 导致盾构接收区域对周边环境的保护要求越来越高 而现阶段盾构 法接收施工工艺必将导致一定程度的水土流失 对周边环境造成一定的影响 加之由于周边环境限制而使得加固无法达到理想中的状态以及恶劣的地质条 件对加固体质量的影响 这三重不利因素的影响将给盾构施工的顺利实施带 来重重障碍 因此 开发出一套能够有效降低土体损失的接收方法十分必要 和紧迫 如能形成一套新型的 先进的 全面的盾构接收施工工艺 可为地铁线 路设计以及城市规划带来便利 不再以盾构能否施工作为限制条件 从而加 速城市地铁的发展 提高建设速度 带动经济发展 满足城市人口日益增长 的需要 3 科学技术价值 特色 在地下结构 公用设施日趋饱和的今天 留给城市地铁建设的空间越来 越少 难度越来越大 风险越来越高 盾构明洞接收施工技术是解决这一瓶 颈问题的有效办法之一 为确保盾构接收区域周边环境的安全以及盾构隧道本身的安全 有必要 在盾构明洞接收施工技术上做深入研究 通过明洞结构 接收工艺以及监测 技术的有效整合 以期形成一套完整的施工研究成果 为我公司在类似条件 下的施工技术提供借鉴 提高企业应对相似环境的竞争力 为我司实行 走 出去 战略提供技术后盾 二 研究内容和技术关键 课题研究的总体目标和创新点 主要内容及所需要解决的技术关键 专利 技术二次开发专项申请课题要求着重描述如何通过创新形成新的专利技术 1 课题研究目标 本课题将以我第五工程公司中标的天津市轨道交通 5 号线土建施工第 16 合同段下瓦房站 直沽站区间隧道工程作为依托工程 针对工程周边环境 条件极其复杂 地质情况恶劣等特点 在现有钢套筒接收工艺的基础上 发 展出一种更加安全可靠的钢筋混凝土明洞接收技术 通过对明洞结构尺寸及 配筋量 明洞内填充材料的选择以及填充时机 明洞接收施工流程 明洞接 收施工参数的设定以及实时监控措施的应用等研究成果应用于实际的接收施 工中 以理论研究为指导 重点解决工程中可能出现的各种施工技术问题 以达到安全 经济和微扰动施工的目的 并最终形成完整的盾构明洞接收施 工技术 2 课题研究内容 结合天津市轨道交通 5 号线土建施工第 16 合同段下瓦房站 直沽站区 间隧道盾构推进工程 对以下关键技术进行研究 1 钢筋混凝土明洞结构形式研究 2 钢筋混凝土明洞结构与地墙接缝防渗漏技术研究 3 钢筋混凝土明洞结构填充料的种类研究 4 钢筋混凝土明洞结构填充时机及方式研究 5 钢筋混凝土明洞接收施工流程研究 6 钢筋混凝土明洞接收与地层加固匹配性研究 7 钢筋混凝土明洞内推进盾构施工参数设定研究 8 钢筋混凝土明洞内推进盾构姿态 轴线控制技术研究 9 钢筋混凝土明洞拆除防水技术研究 10 钢筋混凝土明洞拆除安全性研究 3 课题研究需要解决的技术难点 1 明洞尺寸与端头井尺寸的匹配 2 明洞内推进盾构施工参数的设定以及盾构姿态的控制 3 钢筋混凝土明洞与地墙接缝处理技术 4 填充材料的选择 5 钢筋混凝土明洞结构内力分析 6 接收加固需达到的技术指标 7 明洞拆除时机及安全性研究 8 钢筋混凝土明洞接收施工流程研究 4 课题研究创新点 1 本课题依托工程周边环境复杂 地质条件恶劣 在加固区长度仅 3m 的大埋深承压含水地层中进行盾构接收施工 施工难度高 技术风险大 2 通过本课题的研究 开发出一种能够适应任何地层 任何复杂环境 条件的盾构接收施工技术 3 通过本课题研究 形成一套系统的明洞接收施工流程 4 通过本课题研究 发展出一种填充方便 既能较好的抵御外部水土 压力又不影响盾构推进的填充材料 5 本课题对明洞结构内力进行分析 以优化明洞结构强度及配筋量 6 通过门洞破除效果 进一步优化接收加固 做到明洞结构与加固区 域的匹配 三 预期效果和风险分析 课题成果对社会发展所起的作用 经济效益和产业化前景 预计年产值 年利润 年节汇 年创汇 年节能等 对环境影响程度及资源综合利用情况 可能的技术风险 可能的市场风险 1 课题成果对社会发展所起的作用 本课题围绕盾构在周边环境条件复杂 地质情况恶劣的情况下接收的 施工特点 针对钢筋混凝土明洞结构 明洞接收流程以及明洞内推进施工 参数设定等施工工艺进行研究 形成一整套完备的施工工法 能够保障盾 构隧道的顺利施工和周围环境的安全 为今后更