近日，中國交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)在湖南株洲舉辦了2023年度科學(xué)進(jìn)步獎(jiǎng)表彰大會(huì)。全國共有800多個(gè)交通項(xiàng)目參與了報(bào)獎(jiǎng)，經(jīng)多輪專家評(píng)審，蘇州軌道交通市域一號(hào)線公司《富水超軟淤泥質(zhì)地層盾構(gòu)“機(jī)-土-隧”協(xié)同智能控制建造關(guān)鍵技術(shù)》科研項(xiàng)目脫穎而出，喜獲科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。

蘇州軌道交通集團(tuán)黨委委員、副總經(jīng)理蔡榮上臺(tái)領(lǐng)獎(jiǎng)，并在重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展論壇作了專題演講。他以蘇州軌道交通11號(hào)線、7號(hào)線為例，對(duì)富水超軟淤泥質(zhì)地層盾構(gòu)設(shè)計(jì)、施工等相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)講解，并就集團(tuán)近年來在科研創(chuàng)新方面所開展的工作和取得的成績進(jìn)行了匯報(bào)。

據(jù)了解，蘇州富水超軟淤泥質(zhì)地層具有高富水、超軟弱、高靈敏性等特征，盾構(gòu)施工中表現(xiàn)為約束能力差、承載能力低、擾動(dòng)敏感性高。而在蘇州軌道交通11號(hào)線28個(gè)盾構(gòu)隧道區(qū)間中，12個(gè)區(qū)間存在淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，土體含水量高達(dá)40.15%，承載力僅為50～60kPa。因此，在建設(shè)地鐵時(shí)也面臨了種種考驗(yàn)。

在該種地層中施工，盾構(gòu)面臨的第一個(gè)技術(shù)難題是盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)難控，易發(fā)生盾構(gòu)磕頭、漂移，偏離軸線問題。對(duì)此，項(xiàng)目組首次開展了淤泥質(zhì)地層盾構(gòu)調(diào)姿模型試驗(yàn)，探明了調(diào)姿過程中盾周土體變形和應(yīng)力時(shí)空演化規(guī)律，揭示了機(jī)-土動(dòng)態(tài)相互作用機(jī)理，為姿態(tài)控制提供了理論依據(jù)，進(jìn)而構(gòu)建了鉸接盾構(gòu)掘進(jìn)動(dòng)力學(xué)模型，探明了盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)模式，研發(fā)了“調(diào)配重、增抗浮、緩調(diào)姿、變主動(dòng)”為核心的盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)模式精準(zhǔn)控制技術(shù)，并且提出了盾構(gòu)分區(qū)推力設(shè)計(jì)方法，開發(fā)了軌跡跟蹤MPC控制器，創(chuàng)新了“軌跡規(guī)劃、目標(biāo)位姿解算、跟蹤控制”多模塊的盾構(gòu)掘進(jìn)軌跡跟蹤控制技術(shù)。

而針對(duì)地層和隧道變形難控的問題，項(xiàng)目組則探明了淤泥質(zhì)地層變形模式和隧道不均勻變形特征，揭示了考慮盾構(gòu)姿態(tài)、同步注漿等施工特征的地層與隧道變形機(jī)制，為其變形提供了控制依據(jù)，并研發(fā)了早凝快強(qiáng)抗浮漿液及配套抗浮技術(shù)，創(chuàng)新了分區(qū)分段分層次洞內(nèi)注漿隧道不均勻沉降控制技術(shù)。

同時(shí)，在蘇州地鐵7號(hào)線工程中，項(xiàng)目組也面臨了1.8m超小凈距施工難題。小凈距并行隧道施工擾動(dòng)大，極易導(dǎo)致隧道偏壓、側(cè)移、管片錯(cuò)臺(tái)破損。對(duì)此，他們開展了盾構(gòu)并行施工離心模型試驗(yàn)，建立了“盾構(gòu)-土體-先行隧道”力學(xué)模型，提出了并行隧道安全凈距判定方法，為小凈距施工提供了評(píng)定依據(jù)，同時(shí)發(fā)明了伺服式同步智能平衡支頂裝備，提出了平行穿越先行隧道的合理支頂范圍，形成了小凈距雙線并行隧道同步支頂技術(shù)，還進(jìn)一步創(chuàng)新了機(jī)-土-隧聯(lián)合加強(qiáng)的并行隧道新型保護(hù)體系，搭建了“荷載-內(nèi)力-變形”多源感知監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，形成了超小凈距并行隧道“無感”穿越技術(shù)。

目前，該技術(shù)在蘇州11、6、7、8號(hào)線等區(qū)間盾構(gòu)隧道工程中進(jìn)行成功應(yīng)用，并推廣應(yīng)用到杭州、無錫、南通地鐵。而在上海、杭州、南京、天津類似地層，也具有良好的推廣前景。

接下來，蘇州軌道交通集團(tuán)將繼續(xù)加強(qiáng)與國內(nèi)一流院校、科研院所、頭部企業(yè)等交流合作，整合優(yōu)勢(shì)資源，圍繞集團(tuán)主責(zé)主業(yè)，結(jié)合市場(chǎng)需求，進(jìn)一步開展系統(tǒng)、技術(shù)體系、設(shè)施設(shè)備等方面的研發(fā)，同時(shí)加強(qiáng)科技成果轉(zhuǎn)化，推進(jìn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，為建設(shè)交通強(qiáng)國貢獻(xiàn)蘇州軌道力量。