1月6日
由中国建筑业协会主办的
2024年度行业技术创新大会
在深圳隆重召开
本次大会发布了行业年度十大技术创新
中铁十五局
“大埋深高水压砂卵石地层盾构
隧道稳定性控制理论及关键技术”
荣获
2024年中国建筑业协会行业
年度十大技术创新
颁奖现场图（来源：中国建筑业协会）
研发背景
随着我国水利水网建设的不断壮大，水工盾构施工应用日趋广泛，但大埋深、高水压的砂卵石地层对盾构刀盘刀具磨损大，开挖面稳定性控制困难，易喷涌、坍塌，给盾构施工带来了一系列挑战。
由中铁十五局承建的
山西小浪底引黄工程
长距离（5514米）穿越砂卵石地层
最大埋深120米
最大水头高度105米
是世界三个水压最高的项目之一
没有类似工程案例和解决方案参考
打响这场关键核心技术攻坚战迫在眉睫
山西小浪底引黄工程卫星示意图
获奖技术简介
面对工程隧道埋深大、地下水位高、管片质量要求高等问题，以山西小浪底引黄工程为依托，针对长距离穿越砂卵石地层的盾构法施工难题，从开挖面稳定性控制理论、盾构选型和泥浆成膜技术，以及高水压掘进精细化控制三方面开展研究。历经10年的创新实践，通过理论计算，数值模拟、试验研究等方法，建立了行业领先的理论体系，提出了切实有效的解决方法，开创了相关问题的量化计算方法，并组建了先进的预测系统与智能化管控平台，成功攻克了国内最高水压盾构隧道施工。
山西小浪底引黄工程泥浆处理池
主要技术创新
01
构建了砂卵石地层盾构隧道
开挖面稳定性控制理论体系
提出的砂卵石地层随机结构模型生成技术，成功实现了离散-连续耦合模拟和水、土压力理论计算，建立了复杂条件开挖面稳定性理论计算模型，实现快速评估，效率提高了10倍，为大埋深高水压砂卵石地层盾构隧道开挖面稳定性控制奠定了理论基础。
盾构拆卸盾构拆卸硐室安装龙门吊
02
提出了高水压砂卵石地层盾构选型
和泥浆配制与性能检测方法
在盾构机抗水压能力、刀具材质上进行优化，通过洞外降水实现减压，调整开口率，提高砂卵石的排出数量，以降低刀具磨损，成功解决了埋深达到120米，水头高度超过100米的砂卵石地层盾构设备选型难题。提出了废弃泥浆再利用解决方案，建立了泥浆成膜性能检测方法与携渣能力计算模型，解决了高水压砂卵石地层盾构选型、泥浆成膜困难、开挖面自稳性差的系列技术难题。
“禹王号”盾构机
03
研发了滚刀磨损测量方法
和高水头带压换刀技术
研发了滚刀磨损几何尺寸视觉测量方法，实现了滚刀磨损的精准预测；创建了组合工法施工技术体系，实现了盾构工程安全风险管理智能决策，保障了大埋深高水压砂卵石地层盾构安全、经济和高效掘进。
山西小浪底高压盾构隧道
推广及应用
该技术在山西小浪底、广深港高铁隧道、成都地铁18号线、横琴杧洲隧道等多个重难点工程中也得到了推广应用，有力推动了大埋深高水压砂卵石盾构稳定性控制理论与关键技术的革新与突破，为培养国家科技人才、解决工程施工难题、带动社会经济效益、推动行业科技进步具有重要意义。
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截至目前，成果授权发明专利31件、软件著作权7项，主编和参编国家标准3部，经权威专家鉴定，该项科技成果达到国际领先水平。
以科技创新提升发展成色
近年来，中铁十五局坚持深入贯彻“技术创新、科技兴企”的战略方针，以科技创新为核心驱动力，全面推动科技创新与数字化工作的深度融合与发展，打造了“1站、2院、3所、8室”，组建了地下工程、物产科技、城市更新、新能源等专业公司拓展新领域、新技术，在深部地下空间开发、抽水蓄能、风电光伏、智慧交通、城市更新、生态修复、矿山水利等方面取得了一系列重大科研成果。
未来，中铁十五局将继续加快关键核心技术攻关，把科技创新作为催生新产业、新模式、新动能重要抓手，聚焦行业前沿技术，深度挖掘行业需求，推动创新成果转化，为公司战略转型激发新动能、塑造新优势。
