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地下工程全機械化施工重大突破 盾構法聯絡通道技術國內首次應用
[ 發布日期:2018-02-13 09:52:14 | 瀏覽:1568次 ]

    2018年2月3日,寧波地鐵盾構法聯絡通道技術發布引發業內人士集體觀摩。此項新技術研發和應用,是向地下工程全機械化、盾構工程全系統化邁進的關鍵一步,對推動包括交通、市政、水利隧道連接工程在內的整個地下工程發展都具有重要意義。

    由中鐵上海工程局施工的寧波地鐵3號線鄞南區間聯絡通道全長17米,是國內貫通的首條盾構法聯絡通道,同時也是世界上首條采用盾構法施工的軌道交通聯絡通道。來自中國土木工程學會軌道交通分會、中國工程機械工業協會及協會掘進機械分會、日本地域地盤環境研究所等國內外行業專家,以及數十個地鐵建設單位、設計單位、施工單位及高校的專家、科研和管理人員參加了此次成果發布會。

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會議現場

    公開數據顯示,我國地鐵建設至2020年總里程將達6000公里,目前在建地鐵總里程位居世界第一。在國內地鐵建設如此高速、成熟的情況下,為何這短短17米的盾構法聯絡通道卻能引起業內這么廣泛的關注呢?

    據中鐵上海工程局寧波項目部負責人高昆鵬介紹,由于地鐵聯絡通道施工是在“洞中打洞”,作業面小,不便使用大型工具設備,所以目前國內地鐵聯絡通道施工多采用冷凍法-礦山法施工。該方法施工造價較高、工期較長、風險較高。采用盾構法聯絡通道施工技術,原先需要100多天完成的隧道施工,現在僅需30天左右。而且盾構法土壓平衡基本上是零沉降,能很好地解決環節影響問題。鄞南區間聯絡通道于2017年12月29日成功始發,于2018年1月15日順利貫通。業內人士普遍認為盾構法施工能有效規避傳統方法施工的各類缺陷,是地下隧道工藝發展的趨勢。

    事實上,國內外在聯絡通道施工中已開展了相關的機械法研發和工程實踐,并驗證了全機械法施工的安全、效率優勢。但此前的機械法施工多限于頂管法施工,盾構法還是空白。據中鐵上海工程局城軌分公司總工程師丁修恒介紹,頂管施工多用于直線頂推,曲線頂推較難掌控,且頂管施工后部要提供很強的支撐,這在既有結構中受限較多。相比較而言,盾構法掘進具有更大的優勢。

    既然盾構法施工優勢明顯,且地鐵盾構掘進技術早已成熟,為何此前很少有聯絡通道盾構法施工的嘗試和實踐呢?丁修恒解釋到,相較于常規主隧道盾構掘進,聯絡通道盾構法施工對推進技術、始發到達技術、高精度測量技術、結構變形控制技術都有較高要求。

    針對這些難點,由中鐵上海工程局集團牽頭,與上海市隧道工程軌道交通設計研究院、中鐵工程裝備集團、寧波大學成立了科研、設計、施工聯合體,進行了大量科技攻關,歷時10個月,將結構設計、裝備研發、施工工藝等核心技術難題陸續解決。針對聯絡通道盾構法施工的特殊性,寧波地鐵科研團隊研究設計出盾構區間內置式泵房;利用足尺試驗研究,明確聯絡通道和主隧道管片聯絡通道機械化施工全過程的受力性能;研究制定狹小空間套筒進出洞技術;通過全環境模擬試驗,確保進出洞過程中結構受力及內支撐體系的安全性及有效性……系列技術成果的形成,有效解決了聯絡通道盾構法施工的“疑難雜癥”。前期,上海隧道股份集團參與了試驗研究,提供了大量試驗數據。

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現場觀摩

    寧波地鐵3號線一期工程鄞南區間聯絡通道位于鄞州公園東門北側,隧道中心埋深16.94m,直徑3.15m,長17m,盾構主要穿越地層為淤泥質黏土和粉質黏土。聯絡通道盾構法掘進過程中,中鐵上海工程局城軌分公司寧波地鐵項目部嚴格落實施工組織方案、密切關注掘進參數及盾構姿態控制、緊跟同步注漿,其科學的施工組織和先進的施工技術為鄞南區間聯絡通道的貫通提供了有力保障。

    “富水地質聯絡通道建設本身就非常困難,寧波地鐵能夠把盾構法從理論,到技術,再到工藝,都取得了突破,并且在實踐中一一成功驗證,是非常不容易的,這是一次創舉。”中國礦業大學汪玉生教授激動地說。

    上海隧道股份集團總工程師朱雁飛也有深有感觸,“此次實驗成功的聯絡通道雖短,但背后的技術含量很高、技術體系很完備。短短的17米,不僅驗證了機械法施工道路的正確性,更完成了作為建設者地鐵建設全機械化施工的夢想。”

    日本地域底盤環境研究所的橋本正專家同樣感觸頗深,“利用盾構法在地下施工現在來說不是難事,在日本也有。但像寧波這樣從一個盾構隧道始發,到另一個盾構隧道接收成功,我認為在世界范圍內還是首次,這具有很大的意義,將來在世界其他地方也一定能夠推廣。”

    據了解,鄞南區間聯絡通道是中鐵上海工程局城軌分公司承建的寧波軌道交通聯絡通道機械法科研、設計、施工總承包項目中的第一座聯絡通道,整個項目還包含寧波地鐵2號線二期、3號線一期、4號線和寧波至奉化城際鐵路工程共計26座聯絡通道,此次鄞南區間盾構法聯絡通道的貫通,為科研團隊、施工單位提供強有力的實踐支持和寶貴經驗,將有效促進后續工作開展。

    另外,據不完全統計,全國地鐵規劃建設城市達58座,規劃建設總里程7305.3多公里,目前在建里程5636.5公里,待建聯絡通道數量異常龐大。鄞南區間聯絡通道建設中,科研團隊開展結構設計、裝備研發、機械化施工技術及全環境模擬監測等研究,所形成的一整套完備科研成果,將為其他城市地鐵建設提供技術參照。

    西南交通大學仇文革教授認為:“地下工程全機械化施工是行業發展的趨勢。寧波地鐵盾構法施工能在短時間內運用成功,并很好地解決了軟土處理、防水止水等難題,這一技術突破可向綜合管廊、隧道、通風井等其他地下工程領域拓展,以后還有望全國推廣,并借助‘一帶一路’發展機遇,向全球推廣輸出。”與會的無錫、南通、鄭州、深圳等城市地鐵建設單位,均表示希望將此項技術體系引入到本城市地鐵施工中。

    在此次技術發布會上,專家們一致認為,聯絡通道盾構法施工技術作為一種革命性技術,具有安全、優質、高效、環保等技術優勢,不僅是取代現有工法成為城市軌道交通盾構隧道聯絡通道施工的新的技術選項,更可以在地鐵、公路區間聯絡通道,地鐵出入口及風井,市政管廊檢修井,長隧道中間風井,水務隧道連接線等地下連接工程中推廣應用,具有廣闊的市場前景。

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