长三角增建铁路软土地基处理施工影响分析及控制关键技术与应用

中国铁路上海局集团有限公司

全自动监测系统

    近几年，国内长三角增建铁路工程多有软土分布，如萧甬线、宣杭线、上海南站连接线等。长三角地区软土强度低、压缩性高、受施工扰动易触变，尽管对增建铁路软基处理施工作了非常严格的规定，但既有铁路路基的变形控制要求高，增建铁路软基处理施工的环境安全问题备受关注，成为国内外增建铁路建设中的关键难题，设计、施工面临巨大挑战。《长三角增建铁路软土地基处理施工影响分析及控制关键技术与应用》项目结合长三角增建铁路建设项目实践，创新提出了增建铁路软土地基处理施工影响的评估和控制关键技术，升级长三角深厚软土地基处理的施工技术、工艺及工法，并将其应用于实际增建铁路软基处理工程中，为增建铁路软基处理施工提供了集进度、安全、质量、环境控制为一体的解决方案，提升了增建铁路建设效率，提高了增建铁路软基处理施工的标准化、精细化、智能化建设水平。项目在分析理论、评估方法、控制技术等方面取得突破，形成了长三角增建铁路软土地基处理施工影响分析及控制关键成套技术。

    一、主要科技创新

    开发考虑地基处理施工影响的软土本构模型和施工影响仿真技术。创新研发全应力路径控制加载和微小应变高精度连续测试的软土刚柔复合真三轴试验系统；提出精细模拟复杂应力路径力学特性的软土小应变弹塑性本构模型及全套参数确定方法，开发出显-隐混合高效求解的大规模仿真技术，突破了软土地基处理施工影响仿真模拟的技术瓶颈，首次实现基于精细化本构模型的软土地基处理施工影响分析的三维仿真。

软土触变机理

    提出高灵敏软土地基处理施工影响的评估方法和施工触变识别判据。首创高灵敏度软土地基处理施工触变的概念，基于统一硬化准则本构模型推导增建铁路软基处理施工影响的弹塑性大应变控制方程和半解析理论，精确模拟增建铁路软基处理施工过程中的触变破坏现象，提出以超孔压和变形为变量的施工触变识别判据，建立增建铁路软基处理施工影响的评价方法和施工触变的判别方法。

    研发增建铁路软土地基处理施工的全过程控制关键技术及预警平台。提出长三角复杂工况下增建铁路软基处理施工影响动态控制施工技术和施工工艺，研发适应紧邻既有线高效高精度的布袋桩、MJS工法的施工技术及装备，开发出集成多源信息数据融合分析的预警平台，形成增建铁路软基处理施工全过程控制技术，确保3m范围软基处理施工累计变形小于1mm/d，实现对软基处理施工影响和地基处理施工安全的有效管控。

    二、项目评价

    项目取得了突破性的科技创新，具有完全自主知识产权，填补了增建铁路建设领域的空白，研究成果总体达到国际先进水平，部分核心技术达到国际领先水平。

    三、成果及效益

    项目共获得专利47项（发明专利35项），其他知识产权149项。其中，论文122篇，专著3部，工法7项，标准5项，软著4项，荣获其他科技奖8项。

    项目研究成果直接应用于宁波枢纽庄桥至宁波段增建三四线工程（全长7.4km）、新建上海至杭州客运专线上海南联络线工程（全长7.99km）、新建连云港至镇江铁路接轨镇江站城际场改造工程（全长0.5km）等10多项增建铁路工程，效果良好，为长三角软土区增建铁路工程提供了重要技术支撑。近三年新增产值超5.58亿元、利润3742万元，社会效益与经济效益显著。