科技研发项目立项申请书
课题名称：
盾构区间穿越高压富水充填岩溶关键技术研究
简 表
课题名称 课 题 姓 名 负责人 性 别 盾构区间穿越高压富水充填岩溶关键技术研究 单 位 年 龄 专 业 应用理论基础研究 □ 职 称 软科学研 究 □ 中 级 初 级 推 广 □ 技术引进 消化吸收 □ 高 级 研究生 技 术 新技术新产品课 题 攻 关 开 发 试 制 分 类 √ □ □ 课题组 人 数 协作单位 申请金额(万元） 其中 资 助 自 筹 其 中 研究起止年月 2015年4月至2016年3月 课题内容、意义和预期成果摘要 【课题内容】 本课题主要是针对。.地铁@＠一路站—＠@三路站盾构区间穿越高压富水充填岩溶地层条件下,进行区间岩溶防治原则和处治技术研究。根据岩溶区间施工实践，提出系统的岩溶区间处理原则和技术，包括岩溶区间超前地质预报原则、突水防治原则、溶腔处治原则、安全施工原则、环境保护原则以及区间岩溶处治技术,针对不同类型的岩溶，做到”对症下药\"，合理处治各种类型岩溶，为岩溶区间的安全施工和运营提供保障。 【课题意义】 岩溶又称喀斯特,是水对可溶性岩石(碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤素岩等) 进行以化 学溶蚀作用为特征,并包括水的机械侵蚀和崩塌作用，以及物质的携出、转移和再沉积的综合地质作用及由这种作用产生的现象的统称.岩溶发育的基本条件是:可溶性岩体，具有溶蚀力的水以及水的循环交替。岩溶地区生态环境脆弱，水旱及地质灾害频繁发生,而岩溶对区间的危害主要表现在如下几个个方面: (1) 地下洞体的存在使隧洞部分悬空，区间底部溶洞充填物厚度大且松软或暗河水 流给区间基底处理造成困难； (2） 区间顶部溶隙与地面漏斗、落水洞相连通,贯通坍塌可上延至地面; 1
(3) 隧洞切穿岩溶有压管流通道或暗河出现突水，涌水将洞内堆积物携出造成突泥； （4) 洞顶坍塌、地面开裂下沉山体应力增大，侧墙因土、水压力的改变影响隧洞稳 定; 地下空间作为一种新资源的开发和利用，已经成为当今世界许多国家工程建设发展 的新趋势。.。市轨道交通是解决.。市交通问题的重要手段，对引导城市布局的合理发展，创造新的经济增长点和就业机会，进一步巩固和发展。。作为华中地区中心城市的地位和作用，具有重要意义。然而,是地下岩溶发育区，各种地下岩溶深浅不一、大小不同、形态各异,给工程建设带来了威胁和危害，不仅增加了建筑的投资，还严重影响着工程建设的正常运行和建筑物的安全使用。 当轨道交通穿过岩溶地区时,有的溶洞岩质破碎,容易发生坍塌;有的溶洞位于地铁区间底部，充填物松软且深,如果处理不当，就会引发盾构机塌落、影响掘进；有时会遇到大的水囊或暗河，岩溶水或泥砂夹水大量涌入作业面，引发围岩坍塌，导致地表开裂下沉.因此,岩溶稳定问题已成为工程建设中的突出问题，要顺利地进行工程建设,就必须解决岩溶对工程的影响。 .。地铁11号线四标段工程地质、水文地质条件极其复杂,盾构区间穿石英砂岩、灰岩,过溶洞,越暗河,下穿两条高压石道，燃气管线与线路平行；@＠三路站处于高水位区，地下水丰富，且为承压水涌出地表,施工难度大，安全风险高,为后期地铁运营也带来极大的安全隐患.因此，本选题结合.。市轨道交通的具体地质条件，研究岩溶的存在对区间结构稳定、盾构管片的影响，对..市轨道交通的设计与施工有重要的指导意义. 【预期成果】 通过对本课题的研究，拟培养技术人员10人,完成研究报告,编写工法1篇，发表论文2篇，研究成果达国内先进水平,并申报集团公司等科技进步奖。 2
一、本研究课题的科技依据（包括课题背景和应用前景,国内外同类技术研究概况、水平和发展趋势等） 【课题背景】 根据初勘和现场详勘资料，。。地铁＠@一路站-@@三路站盾构区间CK57+541.6— CK57+906.6段地层为灰岩,岩溶极为发育，详勘过程中地质钻孔孔孔有溶洞,上下珍珠串,左右连通,结成暗河。灰岩范围内初勘过程中6个孔仅发现4个溶洞，详勘程中，施钻26孔既已发现溶洞41个，溶洞出现率达157％，最大的溶洞高达7。5米. 【应用前景】 在岩溶区修建区间工程，施工过程中突泥、突水、大型溶洞、塌方构成了严重的工程灾害，严重影响了区间施工进度,如果对岩溶地质灾害处治不当,将严重影响区间施工安全和区间结构的稳定。针对..地铁@＠一路站—＠@三路站盾构区间现场地质情况，针对性地 研究深埋岩溶特征及发育规律及对区间施工的影响，建立一套系统的针对性较强的区间岩溶处治技术。其成果除了直接用于指导本区间的施工外,还可为今后类似工程的设计和施工积累极具价值的经验。 同时，随着我国城市轨道交通的持续发展,具有类似环境的工程将不断涌现,本研究成果将具有广阔的应用前景。也为企业大力开拓城市轨道交通市场提供技术支撑，从而产生良好的经济效益。 【国内外研究概况】 盾构区间技术已经有一百多年的发展历史,取得了长足的发展，特别是在城市地区，这种工法具有地层沉降小、对周边建筑物或设施影响小等特点，盾构法已经广泛应用于城市轨道交通建设中。 国内外岩溶分布广泛，岩溶灾害研究最早开始于 1933 年的前苏联，当时，由舍维亚科夫院士发起召开了第一届全苏 Karst 会议，标志着岩溶问题相关研究的开端。1973年在德国首次举行了主题为“与可溶岩有关的工程地质问题”的国际讨论会，之后，有关岩溶灾害的研究迅速发展起来。当前，随着环境岩土工程和地质灾害研究的深入，岩溶问题研究有了长足的发展.有关岩溶区溶洞对区间工程影响的研究,除涌水、突泥之外,当前主要集中在以下几个方面，一是有关岩溶区区间影响范围内岩溶的探测问题；二是研究岩溶区间灾害的 超前预报、灾害的处理措施和岩溶区间的施工方法等；三是研究不同形态和尺度溶洞引起的区间稳定性问题，主要研究不同规模、位置的溶洞对区间位移场、应力场和区间支护结构内力变化的影响及对区间施工动态的影响.这几个方面的研究是相互联系，互相促进的。其中，岩溶洞穴的勘察是研究的基础,在详细勘察基础上查明区间影响范围内溶洞的分布；在此基础上分析不同形态溶洞对区间应力场、位移场和支护结构内力等的影响，判定区间体系的稳定性，为岩溶区区间的施工提供必要的技术支持，减少施工的盲目性. 3
二、研究、推广应用内容和预期成果（说明课题的具体研究、推广内容、关键技术和重点解决的技术问题，预计达到的技术经济指标,预期成果及提供的形式，成果应用单位落实情况和预期经济效益.) 【课题内容】 以盾构区间穿越高压富水充填岩溶段施工为对象，拟开展以下内容的研究： （1)通过对岩溶区溶洞、土洞发育机制的分析，以及对岩溶区岩土工程勘察方法的研究，探讨岩溶区地铁区间合理勘察技术。 （2）分析区间与溶洞间岩层破坏的机理，从理论分析和数值计算方面研究岩溶位置、岩溶类型、规模等对于区间施工的影响。 (3）区间岩溶防治原则和处治技术研究，根据岩溶区间施工实践，提出系统的岩溶区间处理原则和技术，包括岩溶区间超前地质预报原则、突水防治原则、溶腔处治原则、安全施工原则、环境保护原则以及区间岩溶处治技术,针对不同类型的岩溶，做到”对症下药”，合理处治各种类型岩溶，为岩溶区间的安全施工和运营提供保障。 【技术关键】 本课题主要是对。.地铁＠＠一路站-＠@三路站盾构区间穿越高压富水充填岩溶地层条件下，区间岩溶岩溶防治原则和处治技术的研究，从而保证盾构机安全顺利的通过. 【技术经济指标】 .。地铁@@一路站-＠@三路站盾构区间CK57+541.6- CK57+906。6段地层为灰岩,岩溶极为发育,详勘过程中地质钻孔孔孔有溶洞，上下珍珠串,左右连通，结成暗河。灰岩范围内初勘过程中6个孔仅发现4个溶洞，详勘程中，施钻26孔既已发现溶洞41个，溶洞出现率达157％，最大的溶洞高达7。5米.在盾构施工过程中，如何保证盾构机安全顺利的通过岩溶段是重点。 本课题将结合这一实际情况，通过区间岩溶岩溶防治原则和处治技术研究，提出系统的岩溶区间处理原则和技术，针对不同类型的岩溶，做到”对症下药\合理处治各种类型岩溶,为岩溶区间的安全施工和运营提供保障.其成果除了直接用于指导本区间的施工外，还可为今后类似工程的设计和施工积累极具价值的经验。随着我国城市轨道交通的持续发展，具有类似环境的工程将不断涌现，本研究成果将具有广阔的应用前景。也为企业大力开拓城市轨道交通市场提供技术支撑，从而产生良好的经济效益。 4
三、拟采取的研究方法和技术路线 【研究方法】 主要研究方法为：以工程项目为依托，资料调研、理论分析、实测研究、现场验证相结合的综合研究方法。 【技术路线】 搜集资料、前期调研、课题准备 岩溶发育机理及特征研究 利用数值软件分析岩溶对区间围岩稳定性的影响 结合现场施工来分析岩溶处治,针对溶洞的大小、位置、有无充填物以及填充物的类型等对溶洞进行合理的处治 针对..地铁@@一路站-@@三路站盾构区间高压富水充填岩溶地层，形成一套系统的针对性较强的区间岩溶处治技术。 5
四、工作总体安排和年度进度 序号 时间段 内 容 1 完成国内外文献资料收集,撰写课题立项申请书，完成2015年4月—2015年6月 立项工作；编制施工方案. 进行以下内容的研究工作：（1）研究探讨岩溶区地铁区间合理勘察技术. (2）分析区间与溶洞间岩层破坏的机理，从理论分析2015年7月—2015年12月 和数值计算方面研究岩溶位置、岩溶类型、规模等对于区间施工的影响。 （3)综合分析区间岩溶防治原则和处治技术研究为岩溶区间的安全施工和运营提供保障。 2 完成研究工作；进行成果总结，发表论文1篇,申请3 2016年1月—2016工法1项，进行成果鉴定，为报省部级(含集团公司级）年3月 科技进步奖做好准备工作。 6
五、实现本课题预期目标已具备的条件
【课题负责人】 【已具备的条件】 1、本课题所需设备，已完成采购计划定制，部分已经进场，未到设备将按研究进 度，分批进入实验现场； 2、所有本课题研发人员已经进场，目前正收集与本课题相关的科研资料。 7
六、研究课题组成人员情况
姓名 工作单位 职务/职称 年龄 专业 本课题中分工 序号 七、课题经费预算表 申请经费总金额 万元 申请资助 自筹金额 2014年 万元 万元 其 中 2015年 万元 万元 预算支出科目 1。新产品设计费 2.工艺规程制定费 金额（万元） 18 11 计算根据及理由 年 万元 万元 备 注 8
3.设备调整费 4。原材料及半成品试验 5.技术图书资料费 6.中间试验费 7.研究机构人员工资 8.设备折旧费 9.与试制及开发研究有关的其他经费 1） 差旅费 2） 资料出版及验收费 3)评审及成果测试 3) 临时工工资 10。外委费 11。不可预见费 总 计 ＊ 自筹部分用括号标出 40 447。2 4 35 45 69。8 65 13 14 28 20 20 刀具更换，注浆材料配合比试验，试验仪器采购 775 9
八、单位审查意见 单位领导(签字） 单位(公章） 年 月 日 10
