砂卵石地层盾构隧道施工安全控制与高效掘进技术-西南交通大学科学.doc

一、项目名称 砂卵石地层盾构隧道施工安全控制与高效掘进技术 二、推荐单位 国家铁路局 三、推荐奖种 技术发明奖 四、项目简介 本项目属土木建筑领域，涉及隧道工程、地质工程等学科。 近年我国在广泛分布的砂卵石地层中开始大量建设盾构隧道工程。砂卵石地层具有石英含量大、卵石强度高和透水性强等显著特点，其特殊性和复杂性给盾构隧道建设带来了巨大技术挑战，突出表现为刀盘刀具磨耗严重、掘进效率极为低下，施工中极易发生泥水劈裂或喷涌等事故，隧道结构易出现防水失效、抗浮失稳、开裂破损等一系列难题。本项目研究解决了砂卵石地层盾构隧道施工的高效掘进和结构安全问题，项目的主要发明点有： 1.发明了刀具保护与小空间常压换刀等系列技术、提出了适合砂卵石地层的刀盘刀具优化配置方法，提高了刀盘和刀具使用寿命，实现了高磨耗砂卵石地层中盾构的高效和长距离掘进；2.发明了泥水盾构模拟实验系统、土压盾构螺旋输送机模拟装置以及泥膜动态成型技术，形成了盾构掘进施工关键参数确定方法，解决了强渗透富水砂卵石地层盾构施工的失效控制技术难题；3.发明了盾构隧道管片结构和接缝密封垫设计的安全检验与优化技术，保障了高水压条件下砂卵石地层隧道施工期和营运期的结构安全。 获授权国家专利20项（其中发明专利8项）。编著出版论著1部、发表论文100余篇，被SCI/EI收录50余篇，培养研究生30余名。相关成果已获省部级科学技术奖一等奖4项（含科技部批准的社会力量设立的科学技术奖）。 五、推广应用情况 成果在我国铁路、城市地铁以及市政盾构隧道工程中获得广泛应用，范围涉及广深港高铁，长株潭城际铁路，以及成都、南京、武汉、广州等多个城市的地铁工程和市政交通盾构隧道工程。应用本成果后，有效防止了盾构施工事故，保证了结构安全，大幅提高了掘进效率，取得显著经济效益和社会效益，极大地提升了行业技术创新能力。 六、曾获科技奖励情况 2012年度四川省科学技术一等奖 2011年度吉林省科学技术一等奖 2010年度中国铁道建筑总公司科学技术一等奖 2014年度中国施工企业管理协会科学技术一等奖 七、主要知识产权证明目录 知识产权类别 知识产权具体名称 国家 授权号 授权日期 权利人 发明人 发明专利 一种泥水平衡式盾构模拟实验系统 中国 ZL201110047669.2 2013.10.16 西南交通大学 何川，方勇，夏炜洋，汪波，齐春，吴林 发明专利 泥水盾构试验系统的泥膜冻结装置 中国 ZL201110047667.3 2012.11.07 西南交通大学 何川，方勇，夏炜洋，王士民，齐春，吴林 发明专利 一种盾构隧道结构原型试验水压施加装置 中国 ZL201010593387.8 2014.01.29 西南交通大学 何川，封坤，王士民 发明专利 泄水式管片衬砌模型孔隙水压试验装置 中国 ZL201110000614.6 2012.6.13 西南交通大学 晏启祥，程曦，马婷婷 发明专利 一种隧洞裂隙涌水模拟试验装置 中国 ZL201310000888.4 2014.9.28 西南交通大学 耿萍，吴川，权乾龙，曹东杰，晏启祥，曾凡杰 发明专利 土压平衡盾构螺旋输送机模拟试验系统 中国 ZL201010145581.X 2012.11.07 同济大学 周冠南，周顺华，余儿忠，代仁平，王春凯 发明专利 盾构隧道弹性密封垫“一字型”水密性检验装置 中国 ZL201010145789.1 2012.11.07 同济大学 刘建国，余儿忠，周顺华，海明雷 发明专利 盾构隧道弹性密封垫“T字型”水密性检验装置 中国 ZL201010145788.7 2012.02.29 同济大学 余儿忠，刘建国，周顺华，肖飞知 八、主要完成人情况表 何 川，教授，排名第1，工作单位：西南交通大学，完成单位：西南交通大学，主持发明了泥水平衡式盾构模拟实验系统等，为第1、2、3项主要技术发明做出了创造性贡献。在该项研究中的工作量占本人工作量的60%。曾获国家科技奖励情况：主持获得国家科技进步二等奖励2项，证书编号：2011-J-221-2-04-R01、 2008-J-221-2-02-R01。 周顺华，教授，排名第2，工作单位：同济大学，完成单位：同济大学，发明了土压平衡盾构螺旋输送机模拟试验系统等，为第2、3项主要技术发明做出了创造性贡献。在该项研究中的工作量占本人工作量的70%。曾获国家科技奖励情况：无。 晏启祥，教授，排名第3，工作单位：西南交通大学，完成单位：西南交通大学，发明了测试施工中管片衬砌结构及地层中孔隙水压变化的实验装置等，为第2、3项主要技术发明做出了创造性贡献。在该项研究中的工作量占本人工作量的60%。曾获国家科技奖励情况：参与获得国家科技进步二等奖励2项，证书编号：2011-J-221-2-04