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旋挖钻成孔法穿越流砂层施工工艺研究

科技研发项目立项申请书

项目名称：旋挖钻穿流砂层的施工技术研究

申报单位：中交隧道局京沪项目经理部

完成时间：2009年12月31日

陕西某机场综合服务楼装饰装修工程施工组织设计（技术标）中国交通建设股份有限公司制订

中交隧道局承担京沪高速铁路土建工程六标四工区的施工任务，起讫里程为DK1222+017.8～DK1233+442，位于苏州地区，属丹阳至昆山特大桥（DK1112+722.96～DK1276+505.97）的一段，包括：苏州西特大桥的1222+017.8～DK1226+710段，长4.692Km；苏州高速站（DK1226+710～DK1230+000）长3.290Km；阳澄湖特大桥的DK1230+000～DK1233+442段，长3.442Km。正线总长11.424Km，均铺设无碴轨道。

全段钻孔桩共计256704延米，桩径采用1.0、1.25、1.5m三种形式,桩长44～94m。

工程地质特征：均为第四系地层覆盖，系江河、湖泊、海相沉积形成，为黏土、粉质黏土夹粉细砂层，苏州地区由于常年超采地下水形成区域地面沉降现象，形成沉降漏斗区。

流砂层的分布：1222+017.8～DK1227+600段，长5.582Km，流砂层厚4.6～15.4m,流砂层顶面位于地面下3.2～8.9m,流砂层底面位于地面下11.9～21.9m；1227+800～DK1228+750段，长0.95Km，流砂层厚0～9.5m,流砂层顶面位于地面下37.1～47.6m,流砂层底面位于地面下42.2～47.6m；1230+500～DK1233+442段，长2.942Km，流砂层厚2.6～20.5m,流砂层顶面位于地面下32.9～54m,流砂层底面位于地面下38.3～61m。

为了克服旋挖钻机穿越流砂层时常见的病害，确保京沪高速铁路大量钻孔桩的施工质量，并为以后施工类似工程提供实证参考，特进行“旋挖钻穿流砂层的施工技术研究”立项。

二、国内外研究概况及可行性分析

从1964年日本第一条高速铁路通车至今，全世界投入运营的新建高速铁路已达5500余公里，在建高速铁路达3300多公里，高速铁路以其快速、安全、经济和环保等方面的明显优势，在经济发达国家和地区得到了充分的发展。

我国《中长期铁路网规划》将高速铁路作为今后铁路建设的一个主要发展方向，规划建设“四纵四横”快速客运通道和长三角、珠三角、京津塘三处城际快速客运系统，总规模达1.2万公里以上，已经开工建设的武广、郑西、京津、石太、京沪等9条客运专线的线路长度约3000公里，桥梁总长度在2000km左右。

我国地质条件复杂，差异性很大，控制工后沉降变形难度很大，必须准确掌握地质情况和地基条件。武广客运专线经过岩溶发育的南岭地区，软土和松软土沿线分布；郑西客运专线通过温陷性黄土地区，因湿陷引起的桥梁沉降问题严重；合宁、合武客运专线所经地区膨胀土、软土广泛分布等。大段流砂层的分布，在以往的高速铁路施工中较为少见，研究成果不多。

目前，要求在无碴轨道施工完成后，墩台均匀沉降量不超过20mm，相邻墩台的沉降差不超过5mm。

施工中，桥梁墩台基础的沉降主要通过保证桩基施工质量来控制。

对于铺设无碴轨道的客运专线的桥梁施工，关键技术是控制下部基础的变形与刚度的均匀性、保证结构的耐久性、施工机具设备的选择与配套。

①　旋挖钻机一般适用粘土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地层，适应苏州地区的地质条件。

②本管段钻孔桩数量大，且京沪高速铁路的施工工期紧，旋挖钻机机动灵活，施工效率高，成孔时间短，可有效压缩桩基施工周期，确保总工期目标的顺利实现。

③苏州为经济发达地区，人口密布、土地资源相对贫乏，京沪高速铁路施工对环保、水保的要求很高，且沿线经过众多河流、沟渠，大多养殖水产。旋挖钻机相比其它钻机施工的废弃泥浆量少，即能满足环保、水保要求也能节约弃浆费用。

三、项目研发的主要内容及技术经济指标

为实现旋挖钻机穿越流砂层，确保施工质量和环境保护，从以下几个方面进行研究：

重点对国产钻机XR系列及SR系列大机型的工作性能进行研究。

2、对成孔过程进行全过程跟踪，并进行详细研究，找出各施工环节的关键因素。

3、对各种事故的处理措施进行效果分析。

4、重点对无循环旋挖工艺进行研究，完善施工工艺，减少泥浆量，以满足本工程的环保要求。

5、优化泥浆的各项指标。

6、比选施工方案，进行成本分析，节约施工投入。

四、项目研发的技术路线

根据《铁路桥涵施工规范》（TB10203—2002）、《铁路混凝土与砌体工程施工规范》（TB10210—2001）、《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ213—2005）、《铁路建设项目水土保持方案技术标准》（TB10503—2005）、《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》等的要求，制定详细的施工组织设计。

严格按照施工组织设计组织施工，在施工中详细记录各种技术参数，并通过数理统计方式对现场施工进行跟踪控制，对施工数据进行详细整理，总结出科学的施工工法和施工工艺。

六、申报单位和协作单位及分工

由隧道局京沪高速铁路项目经理部自行研发。

本项目计划于2008年

（可供阶段性检查的进度计划）

第一阶段：科技立项申报完成，

第二阶段：方案实施、数值整理、工艺优化对比；

第三阶段：撰写研究报告、提交研究成果、组织验收与项目鉴定。

资料收集、额外地质勘探

机械设备进出场费用、租用费用

事故处理材料费、人工费

阶段性研究报告、发表论文费用

最终研究报告、国际检索及查新

其他研究费用（交通、通讯、办公设备）

九、项目负责人及主要研究人员

中交隧道工程局有限公司

中交隧道工程局有限公司

中交隧道工程局有限公司

中交隧道工程局有限公司

中交隧道工程局有限公司

中交隧道工程局有限公司

中交隧道工程局有限公司

详细装饰工程施工组织设计中交隧道工程局有限公司

中交隧道工程局有限公司

中交隧道工程局有限公司

中交隧道工程局有限公司

50层超高层酒店式公寓与6栋住宅配套设施施工组织设计中交隧道工程局有限公司

十、申请单位和主管单位审核意见