科技进步特等奖！苏州地铁攻克“富水超软淤泥质地层”施工关键技术

近日，中国交通运输协会在湖南株洲举办了2023年度科学进步奖表彰大会。全国共有800多个交通项目参与了报奖，经多轮专家评审，苏州轨道交通市域一号线公司《富水超软淤泥质地层盾构“机-土-隧”协同智能控制建造关键技术》科研项目脱颖而出，喜获科技进步特等奖。

苏州轨道交通集团党委委员、副总经理蔡荣上台领奖，并在重大基础设施建设关键技术创新发展论坛作了专题演讲。他以苏州轨道交通11号线、7号线为例，对富水超软淤泥质地层盾构设计、施工等相关关键技术进行了详细讲解，并就集团近年来在科研创新方面所开展的工作和取得的成绩进行了汇报。

据了解，苏州富水超软淤泥质地层具有高富水、超软弱、高灵敏性等特征，盾构施工中表现为约束能力差、承载能力低、扰动敏感性高。而在苏州轨道交通11号线28个盾构隧道区间中，12个区间存在淤泥质粉质黏土，土体含水量高达40.15%，承载力仅为50～60kPa。因此，在建设地铁时也面临了种种考验。

在该种地层中施工，盾构面临的第一个技术难题是盾构掘进姿态难控，易发生盾构磕头、漂移，偏离轴线问题。对此，项目组首次开展了淤泥质地层盾构调姿模型试验，探明了调姿过程中盾周土体变形和应力时空演化规律，揭示了机-土动态相互作用机理，为姿态控制提供了理论依据，进而构建了铰接盾构掘进动力学模型，探明了盾构掘进姿态模式，研发了“调配重、增抗浮、缓调姿、变主动”为核心的盾构掘进姿态模式精准控制技术，并且提出了盾构分区推力设计方法，开发了轨迹跟踪MPC控制器，创新了“轨迹规划、目标位姿解算、跟踪控制”多模块的盾构掘进轨迹跟踪控制技术。

而针对地层和隧道变形难控的问题，项目组则探明了淤泥质地层变形模式和隧道不均匀变形特征，揭示了考虑盾构姿态、同步注浆等施工特征的地层与隧道变形机制，为其变形提供了控制依据，并研发了早凝快强抗浮浆液及配套抗浮技术，创新了分区分段分层次洞内注浆隧道不均匀沉降控制技术。

同时，在苏州地铁7号线工程中，项目组也面临了1.8m超小净距施工难题。小净距并行隧道施工扰动大，极易导致隧道偏压、侧移、管片错台破损。对此，他们开展了盾构并行施工离心模型试验，建立了“盾构-土体-先行隧道”力学模型，提出了并行隧道安全净距判定方法，为小净距施工提供了评定依据，同时发明了伺服式同步智能平衡支顶装备，提出了平行穿越先行隧道的合理支顶范围，形成了小净距双线并行隧道同步支顶技术，还进一步创新了机-土-隧联合加强的并行隧道新型保护体系，搭建了“荷载-内力-变形”多源感知监测预警系统，形成了超小净距并行隧道“无感”穿越技术。

目前，该技术在苏州11、6、7、8号线等区间盾构隧道工程中进行成功应用，并推广应用到杭州、无锡、南通地铁。而在上海、杭州、南京、天津类似地层，也具有良好的推广前景。

接下来，苏州轨道交通集团将继续加强与国内一流院校、科研院所、头部企业等交流合作，整合优势资源，围绕集团主责主业，结合市场需求，进一步开展系统、技术体系、设施设备等方面的研发，同时加强科技成果转化，推进技术产业化，为建设交通强国贡献苏州轨道力量。