城市高密集區(qū)大規(guī)模地下空間建造關(guān)鍵技術(shù)及其集成示范

教育部

本項目屬土木工程領(lǐng)域。隨著城市化進程的推進，城市地下空間開發(fā)利用的類型、數(shù)量、規(guī)模都在快速增長。本項目針對在城市高密集地區(qū)大規(guī)模、集群化建造地下空間過程中，面臨的環(huán)境影響控制、安全穿越與可持續(xù)發(fā)展等棘手問題，重點依托國家科技支撐及“863”計劃項目，通過大范圍、多部門、高強度的產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)同攻關(guān)和全方位的工程集成示范，形成了以地下施工及環(huán)境安全控制技術(shù)、改擴建技術(shù)、穿越技術(shù)及新技術(shù)固化與集成示范等為核心的創(chuàng)新性、集成性成果，突破了城市高密集區(qū)大規(guī)模地下空間建造面臨的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。主要創(chuàng)新成果如下：

（1）創(chuàng)新性的提出了可全回收低能耗基坑圍護系統(tǒng)及蓋板與基坑支撐體系相結(jié)合的新型蓋挖逆作施工方法，提出了大斷面豎井型深基坑鋼支撐復(fù)合支護技術(shù)，形成了復(fù)雜環(huán)境下超淺埋、特大跨車站暗挖施工集成技術(shù)和軟土地區(qū)深大基坑地下水滲流安全控制理論與技術(shù)，成功解決了在城市高密集區(qū)、軟弱復(fù)雜地下環(huán)境中新建大規(guī)模地下空間導(dǎo)致的對既有交通與周邊環(huán)境影響顯著、安全控制難度大的難題。

    （2）首次提出了將既有地下空間改造為地鐵換乘樞紐站的新模式與新技術(shù)，創(chuàng)造性地提出了大型樞紐站“零換乘”改擴建新技術(shù)，解決了城市地下空間規(guī)模化、綜合化、集群化開發(fā)利用趨勢下，城市高密集區(qū)開發(fā)與改擴建大型換乘樞紐站面臨的難題。

（3）首次建立了隧道新型襯砌結(jié)構(gòu)三向多功能足尺試驗方法體系，自主研發(fā)了大刀盤泥水平衡頂管掘進機等高敏感環(huán)境地下穿越施工關(guān)鍵裝備，形成了超長距離三維急曲線地下穿越施工控制理論與技術(shù)解決了近距離、淺覆土、急曲線、軟弱地層等復(fù)雜環(huán)境下長大隧道穿越機場跑道、運營地鐵與磁浮線路、生命線工程及重要敏感建筑物所面臨的突出技術(shù)難題。

    （4）首次建立了城市地下空間新技術(shù)示范應(yīng)用模式與定量化評價方法，編制了城市地下空間開發(fā)建設(shè)和運營管理標(biāo)準(zhǔn)，提升了地下空間建設(shè)新模式、新理念、新技術(shù)向現(xiàn)實生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化水平，為城市高密集區(qū)大規(guī)模地下空間建造提供了技術(shù)支撐和示范。

    項目授權(quán)專利35項（含發(fā)明21項、實用新型14項）、申請受理發(fā)明專利1項；授權(quán)軟件著作權(quán)5項；出版著作4部，發(fā)表國內(nèi)外學(xué)術(shù)論文110余篇，其中SCI/EI檢索68篇；申報國家級工法2項；編制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范4項。

    經(jīng)上海市一級查新機構(gòu)檢索及國內(nèi)外著名專家評價認(rèn)為成果總體達到國際先進水平，部分達到國際領(lǐng)先水平。

    項目成果已成功應(yīng)用于北京、上海、廣州、天津、寧波、重慶、蘇州10多項當(dāng)前國內(nèi)有重大影響的代表性城市地下空間工程中，實現(xiàn)經(jīng)濟效益5.2億元，隨著其繼續(xù)推廣應(yīng)用，將產(chǎn)生更大的經(jīng)濟與社會效益。項目成果促進了地下空間學(xué)科與行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，也為我國今后大規(guī)模城市地下空間開發(fā)利用提供了有力的技術(shù)支撐和示范，具有廣闊的應(yīng)用前景。

（1）朱合華，排名：1，技術(shù)職稱：教授，工作單位：同濟大學(xué)。

       對本項目創(chuàng)造性貢獻：對項目技術(shù)成果（1）、（3）、（4）做出創(chuàng)造性貢獻。佐證材料：發(fā)明"可三向加載的多功能襯砌管片接頭力學(xué)性能試驗系統(tǒng)"發(fā)明專利（授權(quán)號：ZL201010289974.8），編著《城市地下空間新技術(shù)應(yīng)用工程示范精選》，研發(fā)評估系統(tǒng)"城市地下空間示范工程驗收評價軟件系統(tǒng)軟件V1.0"（軟件著作權(quán)登記號：2011SR021890）等。研究工作量占本人工作量的70%。

       曾獲國家科技獎勵情況：2008年國家科技進步二等獎，軟土盾構(gòu)隧道設(shè)計理論與施工控制技術(shù)及其應(yīng)用（2008-J-221-2-06-R01），第1 完成人。

（2）劉新榮，排名：2，技術(shù)職稱：教授，工作單位：重慶大學(xué)。

       對本項目創(chuàng)造性貢獻：對項目技術(shù)成果（1）、（4）做出創(chuàng)造性貢獻。佐證材料：發(fā)明“雙側(cè)偏壓小凈距隧道施工方法”發(fā)明專利（授權(quán)號：ZL201110111210.4），編著《城市地下空間新技術(shù)應(yīng)用工程示范精選》等。研究工作量占本人工作量的60%。

（3）閆治國，排名：3，技術(shù)職稱：副教授，工作單位：同濟大學(xué)。

       對本項目創(chuàng)造性貢獻：對項目技術(shù)成果（3）、（4）做出創(chuàng)造性貢獻。佐證材料：發(fā)明"可三向加載的多功能襯砌管片接頭力學(xué)性能試驗系統(tǒng)"發(fā)明專利（授權(quán)號：ZL 2010 10289974.8），研發(fā)"城市地下空間示范工程驗收評價軟件系統(tǒng)軟件V1.0"（軟件著作權(quán)登記號：2011SR021890）等。研究工作量占本人工作量的60%。

       曾獲國家科技獎勵情況：2008年國家科技進步二等獎，軟土盾構(gòu)隧道設(shè)計理論與施工控制技術(shù)及其應(yīng)用（2008-J-221-2-06-R10），第10 完成人。

（4）周松，排名：4，技術(shù)職稱：教授級高級工程師，工作單位：上海城建市政工程（集團）有限公司（原上海市第二市政工程有限公司）。

       對本項目創(chuàng)造性貢獻：對項目技術(shù)成果（3）做出創(chuàng)造性貢獻。佐證材料：發(fā)明"一種高分子泥漿及其配置系統(tǒng)"發(fā)明專利（授權(quán)號：ZL200810036118.4）、研發(fā)"盾構(gòu)姿態(tài)管理軟件（SACS）v1.0"（軟件著作權(quán)登記號：2007SR00710），完成國家級工法2項，完成10多項地下穿越工程應(yīng)用等。研究工作量占本人工作量的60%。

（5）白廷輝，排名：5，技術(shù)職稱：教授級高級工程師，工作單位：上海申通地鐵集團有限公司。

       對本項目創(chuàng)造性貢獻：對項目技術(shù)成果（1）、（2）做出創(chuàng)造性貢獻。佐證材料：發(fā)明“軟土地區(qū)地下空間路面蓋挖施工方法”發(fā)明專利（授權(quán)號：ZL200810201562.7），編著《城市地下空間新技術(shù)應(yīng)用工程示范精選》等。研究工作量占本人工作量的50%。

       曾獲國家科技獎勵情況：2008年國家科技進步二等獎，軟土盾構(gòu)隧道設(shè)計理論與施工控制技術(shù)及其應(yīng)用（2008-J-221-2-06-R05），第5 完成人。

（6）沈水龍，排名：6，技術(shù)職稱：教授，工作單位：上海交通大學(xué)。

       對本項目創(chuàng)造性貢獻：對項目技術(shù)成果（1）做出創(chuàng)造性貢獻。佐證材料：發(fā)明"地面沉降控制的施工方法"發(fā)明專利（授權(quán)號：ZL200910310460.3）及"地下結(jié)構(gòu)物阻斷地下水滲流的模擬裝置"發(fā)明專利（授權(quán)號：ZL20101051297.3）等。研究工作量占本人工作量的50%。

（7）徐正良，排名：7，技術(shù)職稱：教授級高級工程師，工作單位：上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院。

       對本項目創(chuàng)造性貢獻：對項目技術(shù)成果（1）、（2）做出創(chuàng)造性貢獻。佐證材料：發(fā)明"將既有地下空間改造成為地鐵車站的施工方法"發(fā)明專利（授權(quán)號：ZL200510026628.X）、"利用既有地下室頂板作為天然蓋板的暗挖加層施工方法"發(fā)明專利（授權(quán)號：ZL200510026522.X）、"分期實施地下空間剛性連接的施工方法"發(fā)明專利（授權(quán)號：ZL200610148389.X）等。研究工作量占本人工作量的50%。

（8）衡朝陽，排名：8，技術(shù)職稱：研究員，工作單位：中國建筑科學(xué)研究院。

       對本項目創(chuàng)造性貢獻：對項目技術(shù)成果（1）、（4）做出創(chuàng)造性貢獻。佐證材料：編著《城市地下空間新技術(shù)應(yīng)用工程示范精選》，完成1項工程應(yīng)用等。研究工作量占本人工作量的50%。

（9）丁文其，排名：9，技術(shù)職稱：教授，工作單位：同濟大學(xué)。

       對本項目創(chuàng)造性貢獻：對項目技術(shù)成果（3）做出創(chuàng)造性貢獻。佐證材料：發(fā)明"可三向加載的多功能襯砌管片接頭力學(xué)性能試驗系統(tǒng)"發(fā)明專利（授權(quán)號：ZL201010289974.8）、“隧道襯砌構(gòu)件高溫力學(xué)性能試驗系統(tǒng)”發(fā)明專利（授權(quán)號：ZL2006 1 0030455.3）等。研究工作量占本人工作量的60%。

       曾獲國家科技獎勵情況：2008年國家科技進步二等獎，軟土盾構(gòu)隧道設(shè)計理論與施工控制技術(shù)及其應(yīng)用（2008-J-221-2-06-R07），第7 完成人。

（10）張繼紅，排名：10，技術(shù)職稱：高級工程師，工作單位：上海地固巖土工程有限公司。

       對本項目創(chuàng)造性貢獻：對項目技術(shù)成果（1）做出創(chuàng)造性貢獻。佐證材料：發(fā)明"一種復(fù)合錨桿及其施工方法"發(fā)明專利（授權(quán)號：ZL201010295594.5）、"復(fù)合錨桿及其導(dǎo)向施工方法"發(fā)明專利（授權(quán)號：ZL201010585334.1），完成2項工程應(yīng)用等。研究工作量占本人工作量的50%。

（1）同濟大學(xué)，排名：1

       對本項目科技創(chuàng)新和推廣應(yīng)用情況的貢獻：提出項目的總體研究目標(biāo)，總體策劃，確定實施方案；總體技術(shù)方案和技術(shù)策略的制定和指導(dǎo)；總體負(fù)責(zé)項目的設(shè)計、研發(fā)與生產(chǎn)應(yīng)用；對項目開發(fā)成果的綜合評定及決策，編寫項目報告及技術(shù)報告；負(fù)責(zé)隧道襯砌結(jié)構(gòu)接頭試驗技術(shù)和設(shè)計理論、城市地下空間示范工程驗收評價標(biāo)準(zhǔn)體系、地下穿越理論等的研發(fā)、制定及推廣應(yīng)用；建立上海青草沙輸水隧道項目等地下空間開發(fā)和利用示范工程，負(fù)責(zé)項目成果的集成應(yīng)用及示范推廣。

（2）上海申通地鐵集團有限公司，排名：2

       對本項目科技創(chuàng)新和推廣應(yīng)用情況的貢獻：投入部分資金進行項目成果研發(fā)、推廣和示范應(yīng)用；指導(dǎo)和參與大型換乘樞紐站施工技術(shù)、新型蓋挖法技術(shù)及既有地下工程改建技術(shù)等研發(fā)工作；建立上海軌道交通徐家匯樞紐站、上海軌道交通世紀(jì)大道四線換乘樞紐站及上海軌道交通7 號線常熟路車站等地下空間開發(fā)和利用示范工程，負(fù)責(zé)項目成果的集成應(yīng)用及示范推廣。

（3）上海城建市政工程（集團）有限公司（原上海市第二市政工程有限公司），排名：3

       對本項目科技創(chuàng)新和推廣應(yīng)用情況的貢獻：結(jié)合大量穿越工程實踐，組織復(fù)雜環(huán)境軟土地層穿越頂進成套控制技術(shù)及其應(yīng)用課題攻關(guān)和工程應(yīng)用，完成了地下穿越施工技術(shù)與裝備研發(fā)，建立了上海電力電纜隧道、虹橋綜合樞紐下穿隧道等多項地下穿越示范工程，負(fù)責(zé)項目成果的集成應(yīng)用及示范推廣。

（4）重慶大學(xué)，排名：4

       對本項目科技創(chuàng)新和推廣應(yīng)用情況的貢獻：負(fù)責(zé)信息化施工技術(shù)及特大跨超淺埋、特大斷面、高邊墻、結(jié)構(gòu)扁平車站施工技術(shù)等的研究；建立重慶輕軌佛圖關(guān)--大坪區(qū)間隧道及大坪車站隧道工程等地下空間開發(fā)和利用示范工程，負(fù)責(zé)項目成果的集成應(yīng)用及示范推廣。

（5）上海交通大學(xué)，排名：5

       對本項目科技創(chuàng)新和推廣應(yīng)用情況的貢獻：負(fù)責(zé)地下水滲流對地下工程安全性與對環(huán)境影響及流固耦合計算分析方法、基坑降水模式及其引起地面沉降的控制等技術(shù)研發(fā)；建立上海軌道交通8 號線等軟土地區(qū)深大基坑地下水滲流安全控制技術(shù)示范工程，負(fù)責(zé)項目成果的集成應(yīng)用及示范推廣。

（6）中國建筑科學(xué)研究院，排名：6

       對本項目科技創(chuàng)新和推廣應(yīng)用情況的貢獻：負(fù)責(zé)周邊環(huán)境影響控制技術(shù)與大斷面豎井型基坑鋼支撐復(fù)合支護技術(shù)等的研發(fā)；建立北京地鐵白石橋南站基坑工程等地下空間開發(fā)和利用示范工程，負(fù)責(zé)項目成果的集成應(yīng)用及示范推廣。

（7）上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院，排名：7

       對本項目科技創(chuàng)新和推廣應(yīng)用情況的貢獻：負(fù)責(zé)既有地下工程改建技術(shù)、新型蓋挖法施工技術(shù)、車站工程超深基坑施工技術(shù)和地下空間的補償技術(shù)等大型樞紐站施工技術(shù)的研發(fā)；建立上海軌道交通徐家匯三線換乘樞紐站及上海軌道交通7 號線常熟路車站等地下空間開發(fā)和利用示范工程，負(fù)責(zé)項目成果的集成應(yīng)用及示范推廣。

       本項目成果在我國北京、上海、廣州、天津、寧波、重慶、蘇州等不同地區(qū)建設(shè)的10多項典型城市地下空間工程中得到了成功的示范應(yīng)用，應(yīng)用范圍涵蓋了地下空間綜合開發(fā)、軌道交通以及市政工程等不同類型、不同規(guī)模的地下空間開發(fā)利用形式，取得了良好的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。這些示范工程在開發(fā)利用模式、設(shè)計建造及運營管理等方面的新理念、新方法也為今后類似工程提供了借鑒。成果代表性應(yīng)用單位如下表所示：