2024-01-22 1969 0
2024年1月19日，深圳地鐵12號線二期工程沙三站實現(xiàn)了超大斷面矩形頂管暗挖車站的全面貫通，這一里程碑事件標志著由深圳大學土木與交通工程學院及未來地下城市研究院陳湘生院士領銜的廣東省重點專項項目“繁華城區(qū)地鐵暗挖車站關鍵技術”，取得了城市軌道交通建設領域的歷史性突破。這也是超大斷面組合式矩形頂管密貼施工技術在全世界范圍內(nèi)的首次成功實踐，填補了我國在機械化地鐵暗挖車站施工方面的重要空白，對地鐵車站建造的發(fā)展史具有重要的里程碑意義。
（圖 1 世界最大斷面矩形頂管接收儀式）
廣東省重點領域研發(fā)計劃“現(xiàn)代工程技術”重點專項“繁華城區(qū)地鐵暗挖車站關鍵技術”項目由中國工程院院士、深圳大學土木與交通工程學院院長陳湘生擔任項目負責人，深圳市地鐵集團有限公司作為牽頭單位，聯(lián)合深圳大學、深圳市市政設計研究院有限公司、中電建南方建設投資有限公司、中國水利水電第十一工程局有限公司、中鐵工程裝備集團有限公司、鐵科院（深圳）研究設計院有限公司、廣州金土巖土工程技術有限公司、中國鐵建重工集團股份有限公司和南京派光智慧感知信息技術有限公司等單位，系統(tǒng)地探索地鐵車站綠色高效智能化的機械化暗挖施工技術。
（圖 2 沙三站雙洞順利貫通）
背景與挑戰(zhàn)
沙三站位于帝堂路與沙井路交叉路口，是一個地下二層島式站臺車站。車站位于城市繁華區(qū)域，周圍建筑物眾多，車站所在區(qū)域的土質(zhì)較為疏松，地下水資源充沛，站址下方還存在一處埋深4.2米的新建暗涵。車站采用單柱雙跨框架結構，總長為208米，標準段寬度為23米。如果采用傳統(tǒng)的明挖施工技術，將面臨著交通疏解難度巨大的挑戰(zhàn)，需要進行大量的建筑物改遷，投入大量勞動力，同時還面臨著高工程風險、長建設周期和復雜的施工條件等一系列重大難題。
（圖 3 陳湘生院士接受新聞記者采訪）
創(chuàng)新點
為了應對上述挑戰(zhàn)，陳湘生院士帶領研究團隊展開了協(xié)同攻關。在理論方面，提出了機械化暗挖地鐵車站的全套設計理論和方法，揭示了多洞組合頂管管片及車站結構體系轉換的力學特征，并建立了暗挖地鐵車站施工風險綜合評估體系。在技術方面，重點突破了新型暗挖施工裝備及配套施工等關鍵技術，研發(fā)了世界上最大斷面（寬11.29米、高13.55米）的矩形頂管機——"大禹掘進號"。該機采用多刀盤和多螺旋機的組合布置方式，通過多臺刀盤和螺旋機的協(xié)同作業(yè)，開創(chuàng)性地實現(xiàn)了超高掌子面水土壓力平衡和左右兩次零間隙施工裝備技術的重大突破。同時，還建立了微臺階、淺覆土、大斷面、零間隙的開挖施工成套技術，攻克了超大斷面管節(jié)拼裝、下穿地下箱涵變形控制、左右線密貼施工隧道線型控制、地表沉降控制等一系列重大技術難題，確保了車站施工的安全和高效。
（圖 4 大禹掘進號出洞時的場景）
同時，研究團隊還建立了融合多源感知技術的車站建設-運維全生命周期智能監(jiān)測系統(tǒng)。通過信息化智能管理平臺，實現(xiàn)了具備信息化管理、風險評估與智能預警等功能的全過程實時信息化智能監(jiān)控與管理，形成了繁華城區(qū)地鐵暗挖車站施工成套技術。這一系統(tǒng)為車站建設與后期運維提供了全面的智能監(jiān)測與管理，確保了車站在整個生命周期中的安全與可持續(xù)運營。
經(jīng)濟與社會效益
陳湘生院士接受多家媒體采訪時指出：與明挖法施工相比，機械法暗挖技術的成功實施效果顯著，其中碳排放降低35%，工期節(jié)省15%-20%，土方外運減少40%，成本節(jié)約20%，首次實現(xiàn)了地鐵車站的建筑工業(yè)化。本項目新型機械化暗挖成套技術的成功應用示范，標志著我國繁華城區(qū)復雜環(huán)境暗挖施工領域工程理論、關鍵技術、裝備制造能力的全面躍升，引領了地鐵車站施工工藝的重大變革，極大的推進了城市地下空間的低碳、智能、高效、安全開發(fā)技術的全面進步。
（圖 5 未來地下城市研究院團隊接收儀式現(xiàn)場照片）
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