《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《强透水地层暗挖地铁车站智能化建造关键技术研究及应用》

本期项目简介

完成单位：中铁隧道勘测设计院有限公司、中铁第六勘察设计院集团有限公司、通宇工程有限责任公司

主要完成人：陈翰、贺维国、费曼利、李红谍、李明磊、付志成、刘鹏、宋超业、陈小飞、李明君、曹威、范国刚、张启良、郑阳、毕丽平

项目简介

（一）项目背景

　　洞桩法施工可实现多层多跨地下结构修建，并且能有效避免大范围交通中断、管线改移等问题，具有良好的社会效益。但传统双层导洞洞桩法施工存在以下显著弊端：传统工法下层导洞入水深度大，降水量大；双层导洞工况群洞效应显著，地面沉降大；洞内主要依靠人工开挖，安全风险高、劳动强度大、施工效率低。本项目创新采用单层导洞新型暗挖结构体系及工法，但实践单层导洞暗挖车站仍需攻克以下技术难点：目前尚无成熟的暗挖车站洞内止水方法；结构受力体系不明确，设计理论不完善；尚无洞内小型配套机械设备等。

（二）技术概况

　　针对上述难题，项目组依托北京、西安、哈尔滨等地多座暗挖地铁车站工程，开展了3个大项、11个子项关键技术的研究，系统解决了暗挖洞内地下水控制、设计方法和关键技术、机械化智能化配套设备研发等多项技术难题，形成了强透水地层暗挖地铁车站设计理论与智能化建造关键技术，推动了暗挖地铁车站的技术发展，并对全国类似工程起到了示范和引领作用。研究成果经全国勘察设计大师等知名专家鉴定认为：成果整体达到国际先进水平。

（三）适用范围

　　适用于多种地层条件暗挖地铁车站工程建造。

（四）获奖情况

　　项目研究成果获发明专利10项，实用新型专利20余项；2021年度中国交通运输协会科学技术奖一等奖；2021年度华夏建设科学技术奖二等奖。

项目创新点

　　1.创建了强透水地层地铁车站暗挖控水技术体系

　　提出了基于渗流破坏原理的止水帷幕搭接方法，构建侧向+封底的封闭止水帷幕，实现了暗挖无水作业环境；研发了强透水地层暗挖洞内控水机械设备，创新了暗挖控水工艺。

　　2.建立了单层导洞暗挖车站设计方法和关键技术

　　建立了单层导洞暗挖逆作车站复杂工序转换的精细化数值模型，揭示了结构受力及变形规律，明确了各项关键技术参数；创建了暗挖车站地面沉降综合控制技术；创新了钢管柱承载力计算方法，提出了钢管柱柱脚接头抗弯刚度的概念，形成了单层导洞暗挖车站成套设计方法和关键技术。

　　3.研发了暗挖导洞内智能化配套设备及工艺

　　研发了洞内智能掘进设备、出渣运输设备及控制系统，创新了狭小空间内钢管柱智能调垂、安装及定位技术，解决了配套设备智能化关键技术难题，提高了暗挖地铁车站智能化建造水平。

应用案例

　　成果推广应用于北京地铁16号线、28号线，哈尔滨地铁2号线，西安地铁8号线等多个暗挖车站项目，取得了极好的社会效益和经济效益，为地铁车站暗挖技术推广到更多城市打下了坚实基础。

社会效益与经济效益

1.社会效益

　　（1）单层导洞暗挖车站避免了双层导洞开挖对地层的多次扰动，有效减小了地层沉降，提升了暗挖车站的施工效率。

　　（2）在强透水地层实现了暗挖无水作业环境，极大减少了地下水抽排、有效保护了地下水资源。

　　（3）推动了城市地下工程领域的技术进步，丰富和发展了暗挖工程建造方法，指导地下工程向多层多跨深埋方向发展。

　　（4）带动了智能化建造技术在城市地下工程中的应用，进一步推动了智能化设备制造产业发展。

2.经济效益

　　研究成果应用于北京、哈尔滨、西安等多个暗挖车站项目，节约工程投资超过1.31亿元。课题组成员通过本课题成果的核心技术，新增销售额超过1.37亿元。