2021年12月18日,上海市土木工程学会在中铁上海设计院集团有限公司召开由同济大学等承担的“软土地区高速铁路接轨工程关键技术”项目成果评审会,同济大学、中铁二十四局集团有限公司、中铁上海设计院集团有限公司等单位参会。同济大学副教授、上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室副主任陕耀作为项目组组长作了项目情况介绍。
上海市土木工程学会副理事长兼秘书长叶国强主持评审会,评审专家委员会由上海申通集团有限公司总裁毕湘利任主任,上海市城市建设设计研究总院总工程师徐正良任副主任,李永利、何越磊、刘辉、方伟太等任委员,讨论并通过了专家评审意见。
毕湘利主任评价项目研究成果
徐正良副主任评价项目研究成果
随着我国高速铁路线网规模不断扩大,不可避免涌现大量新建线路与既有高铁线路的接轨工程需求,而高铁分布密集的东南沿海地区尤甚。该地区广泛分布工程性质极差的深厚软土,如何有效控制接轨工程施工对既有高铁线路及行车安全的影响,已成为高铁线网建设面临的一大挑战。
面对“零距离”近接运营高铁施工侵限风险高,深厚软土受扰动易坍塌、难稳定,施工设备高度受限,轨道变形控制要求严苛等技术难题,项目组通过理论分析、模型试验、现场监测等相结合的研究方法,针对软土地区高速铁路接轨工程安全防护、安全运营的要求,开展了接轨工程结构设计方法、低净空微扰动施工装备和施工工艺、自动化监控系统等关键技术的研究,主要创新成果如下:
1)针对传统拟静力路基设计无法考虑车-线系统长期动力稳定性问题,构建了高铁车辆-轨道-桩承式路基系统动力响应半解析模型,揭示了高铁列车动载作用下桩板结构路基动力响应特征;基于系统动力响应模型和土体非线性本构关系,提出了一种适用于高铁接轨工程的半钢护筒桩板结构路基结构形式和设计方法。
2)针对钻孔桩施工无法满足施工净空高度要求问题,研发了适用于低净空施工的分体式和一体式新型成桩施工装备。研发的分体式全回转套管钻机最小施工净空高度3.5m,达到了同类设备的国际先进水平。
3)针对桩基施工带来的变形扰动问题,提出了以新型低净空施工设备为核心的半钢护筒钻孔桩配套工法及施工工艺,成功在“零距离”紧邻既有高铁条件下施工钻孔灌注桩,并降低了施工过程对周围地层扰动,将施工引起的既有高铁轨道变形控制在0.2mm,远小于规范规定的2mm限值。
4)针对常规监测方法采集频率不足的问题,建立了基于光纤光栅传感技术、5G通信技术和云计算技术的自动化变形监测系统,实现了4min/次的关键安全指标远程自动监测;基于监测数据建立路基变形的实时预警和报警系统,设置“正常、预警、报警”三档控制模式,搭建了一套信息化的“零距离”紧邻既有高铁桩板结构安全施工体系,保障了接轨工程施工和既有高铁线路运营安全。
项目组申请专利27项(其中授权发明专利14项)、国家行业标准1部、工法1项、软件著作权2项,发表SCI/EI论文21篇。专家组认为,该项目为首次软土地区未预留接轨条件下的运营高铁接轨工程,对我国未来高速铁路的互联互通接轨工程实施具有重要的推广应用价值。研究成果达到国际先进水平,专家组一致同意通过鉴定。
项目成果已经应用于连镇铁路镇江站接轨工程,成功实现在“零距离”紧邻既有高铁的桩板结构路基施工,确保了工程优质、安全、高效地完成,取得了良好的变形控制效果。成果还应用于苏州桐泾路北延工程、南沿江城际铁路接入江宁站改造工程,社会、经济和环境效益显著。
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