《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２1）第二部分隧道工程篇《旧城区复杂条件下综合管廊抗震与施工关键技术》

完成单位：中建八局第一建设有限公司、山东建筑大学

主要完成人：岳庆霞、于科、亓祥成、李延佩、王立方、崔言继、鲁凯、孙中华、张赵生、王卫超

项目简介

（一）项目背景

目前，综合管廊建设正在快速推进，推进城市综合管廊建设，统筹各类市政管线规划、建设和管理，有利于城市提高发展质量，打造经济发展新动力。

（二）技术概况

1.构建了综合管廊考虑边界条件、土体非线性、土结相互作用界面等的精确化三维有限元模型，揭示了综合管廊在非一致地震激励作用下结构响应特征；建立了瑞利地震波场的生成方法，揭示了浅埋管廊结构地震破坏的机制。

2.基于岩土实测数据，提出了一种新型相关函数模型，形成了考虑岩土随机场的地下管廊结构抗震可靠度新方法；考虑岩土相关函数负相关特性及原点可微特性，综合考虑岩土随机特性，创新了地下管廊结构抗震可靠度精细化计算新方法，优化了基于整体有限元方法的抗震设计。

3.研发了基于管线系统族的探测数据采集与BIM可视化处理技术，优化了管线迁改方案；提出了管廊下穿河道双排钢板桩基坑支护+管道导流（支护兼围堰+导流）体系；研制了管廊液态粉煤灰“对称”回填装置，实现了管廊狭长基槽液态粉煤灰快速回填；开发了基于智能化传感器的管廊基坑围护结构动态监测系统。该项目形成了城区复杂水文地质环境管廊施工关键技术。

（三）适用范围

本项目基于城市老城区综合管廊施工存在的一系列理论及施工问题，开展城市地合管廊抗震基础研究与抗震设计方法实践、城市核心区复杂环境综合管廊施工与长线性管廊基坑安全监测等关键理论与技术研究。

（四）获奖情况

目前项目研究成果已发表论文22篇、授权专利多项、获得科技创新奖3项和工法3项，在多个城市老城区综合管廊项目中得到了成功应用。

项目创新点

（一）理论创新——研究了综合管廊关键影响因素

1.研究了人工边界条件对地震波动反射的影响；

2.基于岩土实测数据，提出了一种新型相关函数模型，可以考虑岩土相关函数负相关特性及原点可微特性； 

3.提出了非一致地震激励的生成方法、瑞利地震波场的重构方法。

（二）理论创新——综合管廊地震响应分析与抗震设计方法

1.响应特性及影响因素与结构应变的变化趋势；

2.基于岩土随机场模型，创新了隧道结构抗震可靠度精细化计算新方法；

3.在瑞利地震波作用下，发现结构的响应以弯曲变形为主，且顶部位移是底部位移的2倍，揭示了浅埋地下结构更易遭受地震破坏的原因之一。

（三）技术创新——突破了城区复杂环境地下综合管廊施工关键技术

1.研发了地下管线BIM模型制作接口，开展了管线探测数据采集及基本数据处理，实现了管线BIM模型可视化制作，形成了各种不同管线精确展示。

2.研发了管廊下穿河道双排钢板桩基坑支护+管道导流（支护兼围堰+导流）体系，形成了综合管廊下穿富水地层水系（河道）施工技术。

3.研制了适用于管廊狭长基槽回填的自密实液态粉煤灰材料配合比，并研发了液态粉煤灰“对称”回填管廊狭长基槽装置，形成了管廊狭长基槽液态粉煤灰快速回填技术。

4.开发了基于智能化传感器的管廊基坑围护结构动态监测系统，提出了管廊线性基坑环境安全风险控制及应对措施。

应用案例

（1）应用前景

1）本项目抗震研究成果可以应用于城市地下空间工程等抗震设计本项目提出的综合管廊的三维精细化有限元模型，包括了人工边界条件、土结接触面、岩土非线性与随机性等对地下结构的有限元分析建模具有直接应用前景，提出的非一致地震激励生成方法可以推广应用于管线、隧道、桥梁等长线型结构的地震响应分析，提出的瑞利地震波的生成方法对浅埋城市地下空间工程的抗震研究具有重要意义，可以提高结构抗震设计的可靠度。

2）城区复杂环境管廊结构施工关键技术为城区施工技术创新应用

本项目提出的面向城区复杂水文地质、地上建筑物与地下管线或障碍物等环境因素的施工关键技术、基于BIM的管线探测技术及基坑风险控制技术，研究成果为复杂环境下综合管廊快速智能建造技术提供技术支撑，进而克服综合管廊设计与施工过程中关键技术难题，同时可以在城区同类型的项目的智能建造与施工中进行应用。

（2）应用措施

1）红星西路综合管廊项目、任城路-王母阁路升级改造及综合管廊项目、车站西路升级改造及综合管廊项目等7个工程项目已借鉴本研究课题中相关技术成果及施工经验，实现工程快速、安全、优质建造，并取得显著经济社会效益；

2）本课题研究成果可进行基于管廊关键技术的工法申报及标准编制提供研究思路，同时为成果的市场推广应用提供理论指导与技术支撑；

究成果的对外交流合作，推广本成果的应用市场前景。

社会效益与经济效益

2016-2018年在中建八局一公司承建的车站西路升级改造及综合管廊项目等7个工程中采用了“复杂环境下综合管廊抗震与施工关键技术研究”。减少人材机投入、缩短工期、提高施工效率及工程质量，经济效益显著。

复杂环境下综合管廊抗震与施工关键技术研究为解决城区综合管廊建设面临的复杂环境下抗震以施工关键技术难题提供了创新思路与方法，时本项目研究成果在工程应用中具有安全可靠、质量可控、绿色环保、施工高效等显著优点，为实现地下综合管廊快速、安全、优质施工提供了有益经验，具有显著的社会效益和环保效益。