《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《舊城區(qū)復(fù)雜條件下綜合管廊抗震與施工關(guān)鍵技術(shù)》

完成單位：中建八局第一建設(shè)有限公司、山東建筑大學(xué)

主要完成人：岳慶霞、于科、亓祥成、李延佩、王立方、崔言繼、魯凱、孫中華、張趙生、王衛(wèi)超

項(xiàng)目簡介

（一）項(xiàng)目背景

目前，綜合管廊建設(shè)正在快速推進(jìn)，推進(jìn)城市綜合管廊建設(shè)，統(tǒng)籌各類市政管線規(guī)劃、建設(shè)和管理，有利于城市提高發(fā)展質(zhì)量，打造經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動力。

（二）技術(shù)概況

1.構(gòu)建了綜合管廊考慮邊界條件、土體非線性、土結(jié)相互作用界面等的精確化三維有限元模型，揭示了綜合管廊在非一致地震激勵作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)特征；建立了瑞利地震波場的生成方法，揭示了淺埋管廊結(jié)構(gòu)地震破壞的機(jī)制。

2.基于巖土實(shí)測數(shù)據(jù)，提出了一種新型相關(guān)函數(shù)模型，形成了考慮巖土隨機(jī)場的地下管廊結(jié)構(gòu)抗震可靠度新方法；考慮巖土相關(guān)函數(shù)負(fù)相關(guān)特性及原點(diǎn)可微特性，綜合考慮巖土隨機(jī)特性，創(chuàng)新了地下管廊結(jié)構(gòu)抗震可靠度精細(xì)化計(jì)算新方法，優(yōu)化了基于整體有限元方法的抗震設(shè)計(jì)。

3.研發(fā)了基于管線系統(tǒng)族的探測數(shù)據(jù)采集與BIM可視化處理技術(shù)，優(yōu)化了管線遷改方案；提出了管廊下穿河道雙排鋼板樁基坑支護(hù)+管道導(dǎo)流（支護(hù)兼圍堰+導(dǎo)流）體系；研制了管廊液態(tài)粉煤灰“對稱”回填裝置，實(shí)現(xiàn)了管廊狹長基槽液態(tài)粉煤灰快速回填；開發(fā)了基于智能化傳感器的管廊基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。該項(xiàng)目形成了城區(qū)復(fù)雜水文地質(zhì)環(huán)境管廊施工關(guān)鍵技術(shù)。

（三）適用范圍

本項(xiàng)目基于城市老城區(qū)綜合管廊施工存在的一系列理論及施工問題，開展城市地合管廊抗震基礎(chǔ)研究與抗震設(shè)計(jì)方法實(shí)踐、城市核心區(qū)復(fù)雜環(huán)境綜合管廊施工與長線性管廊基坑安全監(jiān)測等關(guān)鍵理論與技術(shù)研究。

（四）獲獎情況

目前項(xiàng)目研究成果已發(fā)表論文22篇、授權(quán)專利多項(xiàng)、獲得科技創(chuàng)新獎3項(xiàng)和工法3項(xiàng)，在多個城市老城區(qū)綜合管廊項(xiàng)目中得到了成功應(yīng)用。

項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

（一）理論創(chuàng)新——研究了綜合管廊關(guān)鍵影響因素

1.研究了人工邊界條件對地震波動反射的影響；

2.基于巖土實(shí)測數(shù)據(jù)，提出了一種新型相關(guān)函數(shù)模型，可以考慮巖土相關(guān)函數(shù)負(fù)相關(guān)特性及原點(diǎn)可微特性； 

3.提出了非一致地震激勵的生成方法、瑞利地震波場的重構(gòu)方法。

（二）理論創(chuàng)新——綜合管廊地震響應(yīng)分析與抗震設(shè)計(jì)方法

1.響應(yīng)特性及影響因素與結(jié)構(gòu)應(yīng)變的變化趨勢；

2.基于巖土隨機(jī)場模型，創(chuàng)新了隧道結(jié)構(gòu)抗震可靠度精細(xì)化計(jì)算新方法；

3.在瑞利地震波作用下，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)以彎曲變形為主，且頂部位移是底部位移的2倍，揭示了淺埋地下結(jié)構(gòu)更易遭受地震破壞的原因之一。

（三）技術(shù)創(chuàng)新——突破了城區(qū)復(fù)雜環(huán)境地下綜合管廊施工關(guān)鍵技術(shù)

1.研發(fā)了地下管線BIM模型制作接口，開展了管線探測數(shù)據(jù)采集及基本數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)了管線BIM模型可視化制作，形成了各種不同管線精確展示。

2.研發(fā)了管廊下穿河道雙排鋼板樁基坑支護(hù)+管道導(dǎo)流（支護(hù)兼圍堰+導(dǎo)流）體系，形成了綜合管廊下穿富水地層水系（河道）施工技術(shù)。

3.研制了適用于管廊狹長基槽回填的自密實(shí)液態(tài)粉煤灰材料配合比，并研發(fā)了液態(tài)粉煤灰“對稱”回填管廊狹長基槽裝置，形成了管廊狹長基槽液態(tài)粉煤灰快速回填技術(shù)。

4.開發(fā)了基于智能化傳感器的管廊基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，提出了管廊線性基坑環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)控制及應(yīng)對措施。

應(yīng)用案例

（1）應(yīng)用前景

1）本項(xiàng)目抗震研究成果可以應(yīng)用于城市地下空間工程等抗震設(shè)計(jì)本項(xiàng)目提出的綜合管廊的三維精細(xì)化有限元模型，包括了人工邊界條件、土結(jié)接觸面、巖土非線性與隨機(jī)性等對地下結(jié)構(gòu)的有限元分析建模具有直接應(yīng)用前景，提出的非一致地震激勵生成方法可以推廣應(yīng)用于管線、隧道、橋梁等長線型結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)分析，提出的瑞利地震波的生成方法對淺埋城市地下空間工程的抗震研究具有重要意義，可以提高結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的可靠度。

2）城區(qū)復(fù)雜環(huán)境管廊結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)為城區(qū)施工技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用

本項(xiàng)目提出的面向城區(qū)復(fù)雜水文地質(zhì)、地上建筑物與地下管線或障礙物等環(huán)境因素的施工關(guān)鍵技術(shù)、基于BIM的管線探測技術(shù)及基坑風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)，研究成果為復(fù)雜環(huán)境下綜合管廊快速智能建造技術(shù)提供技術(shù)支撐，進(jìn)而克服綜合管廊設(shè)計(jì)與施工過程中關(guān)鍵技術(shù)難題，同時(shí)可以在城區(qū)同類型的項(xiàng)目的智能建造與施工中進(jìn)行應(yīng)用。

（2）應(yīng)用措施

1）紅星西路綜合管廊項(xiàng)目、任城路-王母閣路升級改造及綜合管廊項(xiàng)目、車站西路升級改造及綜合管廊項(xiàng)目等7個工程項(xiàng)目已借鑒本研究課題中相關(guān)技術(shù)成果及施工經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)工程快速、安全、優(yōu)質(zhì)建造，并取得顯著經(jīng)濟(jì)社會效益；

2）本課題研究成果可進(jìn)行基于管廊關(guān)鍵技術(shù)的工法申報(bào)及標(biāo)準(zhǔn)編制提供研究思路，同時(shí)為成果的市場推廣應(yīng)用提供理論指導(dǎo)與技術(shù)支撐；

究成果的對外交流合作，推廣本成果的應(yīng)用市場前景。

社會效益與經(jīng)濟(jì)效益

2016-2018年在中建八局一公司承建的車站西路升級改造及綜合管廊項(xiàng)目等7個工程中采用了“復(fù)雜環(huán)境下綜合管廊抗震與施工關(guān)鍵技術(shù)研究”。減少人材機(jī)投入、縮短工期、提高施工效率及工程質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

復(fù)雜環(huán)境下綜合管廊抗震與施工關(guān)鍵技術(shù)研究為解決城區(qū)綜合管廊建設(shè)面臨的復(fù)雜環(huán)境下抗震以施工關(guān)鍵技術(shù)難題提供了創(chuàng)新思路與方法，時(shí)本項(xiàng)目研究成果在工程應(yīng)用中具有安全可靠、質(zhì)量可控、綠色環(huán)保、施工高效等顯著優(yōu)點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)地下綜合管廊快速、安全、優(yōu)質(zhì)施工提供了有益經(jīng)驗(yàn)，具有顯著的社會效益和環(huán)保效益。