《交通運(yùn)輸科學(xué)技術(shù)新成果推廣目錄》（２０２1）第二部分—隧道工程篇《強(qiáng)透水地層暗挖地鐵車(chē)站智能化建造關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用》

本期項(xiàng)目簡(jiǎn)介

完成單位：中鐵隧道勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司、中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司、通宇工程有限責(zé)任公司

主要完成人：陳翰、賀維國(guó)、費(fèi)曼利、李紅諜、李明磊、付志成、劉鵬、宋超業(yè)、陳小飛、李明君、曹威、范國(guó)剛、張啟良、鄭陽(yáng)、畢麗平

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

（一）項(xiàng)目背景

　　洞樁法施工可實(shí)現(xiàn)多層多跨地下結(jié)構(gòu)修建，并且能有效避免大范圍交通中斷、管線改移等問(wèn)題，具有良好的社會(huì)效益。但傳統(tǒng)雙層導(dǎo)洞洞樁法施工存在以下顯著弊端：傳統(tǒng)工法下層導(dǎo)洞入水深度大，降水量大；雙層導(dǎo)洞工況群洞效應(yīng)顯著，地面沉降大；洞內(nèi)主要依靠人工開(kāi)挖，安全風(fēng)險(xiǎn)高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、施工效率低。本項(xiàng)目創(chuàng)新采用單層導(dǎo)洞新型暗挖結(jié)構(gòu)體系及工法，但實(shí)踐單層導(dǎo)洞暗挖車(chē)站仍需攻克以下技術(shù)難點(diǎn)：目前尚無(wú)成熟的暗挖車(chē)站洞內(nèi)止水方法；結(jié)構(gòu)受力體系不明確，設(shè)計(jì)理論不完善；尚無(wú)洞內(nèi)小型配套機(jī)械設(shè)備等。

（二）技術(shù)概況

　　針對(duì)上述難題，項(xiàng)目組依托北京、西安、哈爾濱等地多座暗挖地鐵車(chē)站工程，開(kāi)展了3個(gè)大項(xiàng)、11個(gè)子項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研究，系統(tǒng)解決了暗挖洞內(nèi)地下水控制、設(shè)計(jì)方法和關(guān)鍵技術(shù)、機(jī)械化智能化配套設(shè)備研發(fā)等多項(xiàng)技術(shù)難題，形成了強(qiáng)透水地層暗挖地鐵車(chē)站設(shè)計(jì)理論與智能化建造關(guān)鍵技術(shù)，推動(dòng)了暗挖地鐵車(chē)站的技術(shù)發(fā)展，并對(duì)全國(guó)類(lèi)似工程起到了示范和引領(lǐng)作用。研究成果經(jīng)全國(guó)勘察設(shè)計(jì)大師等知名專(zhuān)家鑒定認(rèn)為：成果整體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

（三）適用范圍

　　適用于多種地層條件暗挖地鐵車(chē)站工程建造。

（四）獲獎(jiǎng)情況

　　項(xiàng)目研究成果獲發(fā)明專(zhuān)利10項(xiàng)，實(shí)用新型專(zhuān)利20余項(xiàng)；2021年度中國(guó)交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)；2021年度華夏建設(shè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

　　1.創(chuàng)建了強(qiáng)透水地層地鐵車(chē)站暗挖控水技術(shù)體系

　　提出了基于滲流破壞原理的止水帷幕搭接方法，構(gòu)建側(cè)向+封底的封閉止水帷幕，實(shí)現(xiàn)了暗挖無(wú)水作業(yè)環(huán)境；研發(fā)了強(qiáng)透水地層暗挖洞內(nèi)控水機(jī)械設(shè)備，創(chuàng)新了暗挖控水工藝。

　　2.建立了單層導(dǎo)洞暗挖車(chē)站設(shè)計(jì)方法和關(guān)鍵技術(shù)

　　建立了單層導(dǎo)洞暗挖逆作車(chē)站復(fù)雜工序轉(zhuǎn)換的精細(xì)化數(shù)值模型，揭示了結(jié)構(gòu)受力及變形規(guī)律，明確了各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)；創(chuàng)建了暗挖車(chē)站地面沉降綜合控制技術(shù)；創(chuàng)新了鋼管柱承載力計(jì)算方法，提出了鋼管柱柱腳接頭抗彎剛度的概念，形成了單層導(dǎo)洞暗挖車(chē)站成套設(shè)計(jì)方法和關(guān)鍵技術(shù)。

　　3.研發(fā)了暗挖導(dǎo)洞內(nèi)智能化配套設(shè)備及工藝

　　研發(fā)了洞內(nèi)智能掘進(jìn)設(shè)備、出渣運(yùn)輸設(shè)備及控制系統(tǒng)，創(chuàng)新了狹小空間內(nèi)鋼管柱智能調(diào)垂、安裝及定位技術(shù)，解決了配套設(shè)備智能化關(guān)鍵技術(shù)難題，提高了暗挖地鐵車(chē)站智能化建造水平。

應(yīng)用案例

　　成果推廣應(yīng)用于北京地鐵16號(hào)線、28號(hào)線，哈爾濱地鐵2號(hào)線，西安地鐵8號(hào)線等多個(gè)暗挖車(chē)站項(xiàng)目，取得了極好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，為地鐵車(chē)站暗挖技術(shù)推廣到更多城市打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益

1.社會(huì)效益

　?。?）單層導(dǎo)洞暗挖車(chē)站避免了雙層導(dǎo)洞開(kāi)挖對(duì)地層的多次擾動(dòng)，有效減小了地層沉降，提升了暗挖車(chē)站的施工效率。

　?。?）在強(qiáng)透水地層實(shí)現(xiàn)了暗挖無(wú)水作業(yè)環(huán)境，極大減少了地下水抽排、有效保護(hù)了地下水資源。

　?。?）推動(dòng)了城市地下工程領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，豐富和發(fā)展了暗挖工程建造方法，指導(dǎo)地下工程向多層多跨深埋方向發(fā)展。

　?。?）帶動(dòng)了智能化建造技術(shù)在城市地下工程中的應(yīng)用，進(jìn)一步推動(dòng)了智能化設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2.經(jīng)濟(jì)效益

　　研究成果應(yīng)用于北京、哈爾濱、西安等多個(gè)暗挖車(chē)站項(xiàng)目，節(jié)約工程投資超過(guò)1.31億元。課題組成員通過(guò)本課題成果的核心技術(shù)，新增銷(xiāo)售額超過(guò)1.37億元。