技术成果简介及创新点

以国家自然科学基金和铁道部科技研发计划为牵引，依托济南、青岛、长春等轨道交通建设，历经多年实践和技术探索，发明了城市轨道交通盾构高效智能掘进与运营保障系列材料，解决了盾构渣土改良差、盾尾安全保障难和运营隧道渗漏治理的技术难题，打破了国际企业的产品与技术垄断。主要创新点如下：

1.攻克了高黏地层结泥饼、富水砂层喷涌及高磨蚀地层刀具磨损难题。发明了非离子聚合型泡沫剂和高分子抗粘剂，提出了泥饼主动防控技术，粘性指数降低60%；发明了液态喷涌防止剂，提出了喷涌防治技术，抗渗指标提高24倍；发明了高效耐磨剂，提出了刀具减磨技术，降低换刀频率40%；开发了盾构智能掘进动态改良软件，形成了盾构高效智能掘进技术体系，提高掘进效率3倍。

2.突破了盾构高效掘进同步注浆“不同步”和盾尾密封“封不住”的技术壁垒。发明了同步注浆充填剂，优化了惰性充填浆液配比，30min零泌水，实现了壁后惰性充填；发明了“黏、稠、流”有机统一的盾尾密封油脂，抗水压能力达35bar，研制了油脂行星搅拌合成工艺及装备，纤维分散效果达100%，克服了传统捏合技术的不足，实现了国产替代；建立了同步注浆效果评价模型，研发了盾尾密封实时动态监测系统，实现了盾尾密封质量的智能化、动态化评价。

3.解决了盾构隧道运营期管片“易上浮”和“常渗漏”的难题。发明了丙烯酸脂弹性注浆材料，断裂伸长率提高2倍，克服了传统双液浆难渗透、易开裂缺陷；攻克了树脂与硅酸盐杂化技术，发明了阻燃高分子注浆材料，抗压强度提高25%，体积零收缩；提出了分层分序多浆液防水层再造技术，建立了管片-注浆体-围岩一体化防水体系，保障了城市轨道交通隧道运营安全。

获得相关奖励及其他代表性成果

1.获奖情况：（1）复杂地质条件大直径泥水盾构复合衬砌地铁越江隧道综合建造技术，中国岩石力学与工程学会科技进步二等奖，2019年；（2）临近高速铁路复杂工程环境下的城市快速路施工关键技术，中国交通运输协会科技进步二等奖，2020年；（3）富水复杂地层盾构渣土改良及安全保障关键技术，工程建设科学技术进步一等奖，2021年；（4）富水复杂地层盾构渣土改良、盾尾密封及渗漏治理关键技术，中国交通运输协会科学技术一等奖，2021年。

2.论文及专利：其研究成果已经发表近6篇SCI、5篇EI期刊，并申请授权25个专利。

实践应用

本项目研发的城市地铁盾构用渣土改良材料及盾尾密封材料已广泛应用于国内城市轨道交通项目上盾构隧道施工中，如长春地铁、武汉地铁、福州地铁、济南地铁、青岛地铁等地城市轨道交通项目，应用效果优异，产生了显著的经济和社会效益，获得了项目建设单位和施工单位的一致好评，具体应用情况如下：

（1）长春地铁：本项目泡沫剂、抗粘剂及盾尾密封油脂应用于长春地铁2号线西沿线项目土建工程。

泡沫剂用量为100kg/m，抗粘剂为40kg/m，相比于其他品牌渣土改良剂，成本降低42%，为工程节约经费100余万元；盾尾密封油脂用量为40kg/m，相比于其他国内品牌用量降低25%左右，为工程节约经费200余万元。本项目成果在降低工程造价的同时，成功解决了长春高粘地层开挖结泥饼、堵塞等难题，解决了普通泡沫剂无法解决的问题，提高了隧道整体掘进速度，产生了显著的经济和社会效益。

（2）福州地铁：本项目研发聚合物应用于福州地铁4号线某区间土建项目。该项目穿越强透水富水砂层，前期掘进过程中使用泡沫剂作为渣土改良剂，多次发生盾尾喷涌的问题，后使用本项目研发的聚合物，渣土渗透系数大大降低，有效遏制了盾尾喷涌现象的发生，确保了工程施工安全，为4号线顺利贯通做出了巨大贡献，具有显著的社会效益。

（3）济南地铁：济南地下泉脉交横错杂，地下施工难度较大，极易诱发地下泉水涌出与泉水降位等灾害。采用该项目“城市轨道交通盾构高效智能掘进与运营保障成套材料及工程应用”，攻克了盾构穿越高黏地层“去泥饼”和富水砂层“防喷涌”难题，避免了施工风险，有效保障了施工安全，具有明显的经济效益和社会效益。

（4）青岛地铁：青岛地铁穿越富水复杂地层，极易发生管片渗漏事故。采用该项目“隧道渗漏水综合治理材料与应用”，提出了衬砌防水层再造技术，发明了混凝土裂缝丙烯酸修复弹性材料。发展了有机高分子树脂与无机硅酸盐杂化融合技术，研发了阻燃、低热硅酸钠堵水和加固系列材料，完善了隧道运营期渗漏治理工艺，保障了隧道运营安全。