中铁二院设计|国内最大直径土压-泥水双模盾构“上线”始发
来源:中铁二院           时间:2021年03月03日           【打印本页】 【关闭窗口】           
 

226日上午,随着“紫瑞号”盾构机刀盘的缓缓转动,在成贵铁路(成渝客专、成昆铁路)公司的统筹指挥下,由中铁二院设计、中铁二局承建的成都铁路枢纽紫瑞隧道顺利完成盾构始发。

紫瑞隧道是成都枢纽西环线工程的控制性节点工程,也是实现成都南站与成都西站间双线贯通的最后关键环节,建成后将极大提高成都铁路枢纽疏解能力,对提升成都铁路枢纽地位和实现铁路环线公交化运营具有重要意义。

攻克复杂地质 采用创纪录盾构

紫瑞隧道所处区域为高富水砂卵石地层,60200毫米粒径卵石含量高达60%,还有粒径超过500毫米的大漂石。卵石强度最大可达167.6兆帕,比常规工程建设使用的混凝土强度要高5倍,地下水位高且渗透系数高达每天35米,地下水流量大且补给快,该类地层中盾构施工存在设备磨损严重、地表沉降难控制易塌方、容易喷涌、周边建(构)筑物保护手段有限等多重困难,为兼顾施工效率与安全,中铁二院地铁院总工程师周明亮带领设计团队几经甄选研究,最终选用了目前国内最大直径的土压-泥水双模盾构机——“紫瑞号”盾构机,用于该隧道的施工。这也是国内首次于富水砂卵石地层采用直径12.84米盾构机,刷新了全国大直径盾构机设计记录。

“紫瑞号”盾构机除开挖直径超12米外,整机总长约155米,总重量约3200吨,堪称吞石嚼土的“钢铁巨兽”。中铁二院副总工程师陶伟明介绍,一般的盾构机都是土压平衡或泥水平衡单一地层平衡掘进模式,当地质条件和周边环境较为复杂时,单一模式会存在适应性不足的问题。而“紫瑞号”盾构机可根据需要在两种模式之间切换,当地层自稳性较好时,采用土压平衡模式可降低施工成本、提高施工效率;当地层自稳性较差时,采用泥水平衡模式可有效控制地表沉降和建(构)筑物变形,达到保证施工安全高效的目的。

针对叠加环境因素 匠心提供技术支持

由于工程位于城市中心区域,盾构隧道还需近距离下穿地铁运营车站及区间隧道、市政桥桩基群、城市河流、市政管线、人行过街通道、城市房屋群等多处建(构)筑物,环境十分复杂,建设难度大。

面对特殊的工程地质条件和复杂的周边工程环境,中铁二院地铁院副总工程师林刚带领设计团队多次深入现场测量核对沿线建(构)筑物,通过详细的数值仿真和模型试验研究,摸清了大粒径、高强度、高富水砂卵石地层大直径盾构施工沉降机理和发展规律,提出了“大粒径、高富水砂卵石地层跟踪注浆”的理念,以跟踪注浆配合设备选型、碴土改良、地层损失率控制、隧道结构设计等多措并举,为大粒径、高强度、富水砂卵石地层大直径盾构机近距离安全高效穿越敏感建(构)筑物提供了成套解决方案,为工程建设的顺利推进提供了坚实的技术支持。

二院设计引领 盾构技术持续创新

中铁二院地铁院副院长喻波表示,从中铁二院在深圳地铁一期工程设计国内首个盾构隧道通用衬砌环管片,到设计成都轨道交通18号线国内城轨领域最大直径的盾构隧道,中铁二院设计了国内第一套通用环管片,研发了玻璃纤维筋桩盾构直接始发技术,改进了盾构隧道钢套筒始发、到达技术,先后获国家或省部级优秀设计奖30余项,国家或省部级科技进步奖10余项,已在中小直径盾构工程建设方面取得了辉煌的业绩和丰硕成果,成都富水砂卵石及膨胀土地层、昆明泥炭土地层、青岛岩质地层、华东软土地层、华南复合地层、西安黄土地层、贵阳岩溶区等多种复杂地质条件下的多条盾构隧道工程均是代表作品。并且根据时代变化和市场需要,将盾构法隧道推广应用到市政、大铁、输水、核电等工程中。

中铁二院总工程师谢毅表示,过往的成绩是前进的动力,中铁二院始终以设计为引领,不断在各个专业领域创新突破,盾构技术更是二院持续耕耘奋战的重点。作为中国中铁盾构隧道设计领域的“先锋军”,中铁二院将秉持“立足四川,放眼全国,展望全球”的理念,依托丰富经验和深厚积淀,让设计、装备、施工等各环节凝成一股绳儿,发挥全产业链优势,用盾构隧道技术克艰难、创佳绩,为中国中铁拓市场、增实效,让中国盾构品牌添光彩、登高峰。


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