郑州地铁中心商业区车站及盾构隧道施工技术研究

获2013年度中国中铁科学技术一等奖；获2014年度洛阳市科技进步一等奖。

该课题依托郑州轨道交通1号线一期3合同段工程开展研究。郑州轨道交通1号线一期3合同段位于郑州市中心城区，盾构施工穿越21条252m宽集高铁、重载于一体线路的郑州火车站，地面监测组织实施难度大、风险高、可借鉴的经验少、列车运营风险极高。地下结构复杂，盾构近距离多处穿越既有地下结构、国家重点建筑文物，沉降控制非常严格、政治敏感度高，变形控制严格，施工风险高；二七广场车站交通疏解组织难度极大；盾构长距离穿越住宅区、学校等关键建筑物，居民干扰大，协调难。该项目涉及工程技术门类广、环境复杂、技术含量高、施工组织难度大，存在不可预见极高风险性。

本课题属于隧道及地下工程领域，采用室内与现场实验、理论分析、数值模拟、经验类比法等方法措施，专题研究了力学、材料学、机械设备多学科知识，形成了整套中心商业区车站及隧道盾构区间施工相关的关键技术。主要研究成果如下:

(1)针对盾构长距离穿越轨道群及无柱雨篷施工、地表无法加固、行车不能中断，的特点，创新性提出了“添加TAC高分子聚合物改良地层及分区注浆技术”进行管片背后二次注浆，优化盾构掘进参数等措施，最大限度控制地表沉降，成功穿越郑州火车站，轨道最大累计沉降值为3.76mm，确保在盾构施工环境下列车正常运营。

(2)针对二七广场车站紧邻二七纪念塔和二七宾馆等建筑群，地基土为黄河沉积覆层穿插软土，围护桩成孔难、区域交通压力大等特点，提出施工与交通导改分区组织，多步骤协同作业、跟踪注浆+树根桩、隔离桩及施工监测等措施，确保了二七纪念塔、二七宾馆地基基础变形小于1mm，实现了繁华核心城区二七广场站的施工生产安全有序及交通畅通。

(3)开发了注浆材料同步注浆和二次注浆共同作用加固地层的盾构管片背后注浆工艺，获得发明专利；并辅以特殊处理工艺，制定严格控制标准，解决了盾构下穿商代古城墙和商业区要求“零沉降”的施工难题。

本课题研究在国内软土、均一地层尚属首次，研究成果为繁华商业区盾构隧道及地下工程建设提供工程范例，填补了我国软土、均一地层长距离下穿火车站场轨道群与建构筑物的技术空白，研究成果达到国际先进水平，产生了巨大的社会和经济效益。