深大院士領銜攻堅世界最大斷面矩形頂管暗挖地鐵車站順利貫通

【本報訊】1月19日，世界最大斷面矩形頂管暗挖車站深圳地鐵12號線二期工程沙三站正式貫通，標志著由中國工程院院士、深圳大學土木與交通工程學院院長陳湘生領銜的廣東省重點專項“繁華城區地鐵暗挖車站關鍵技術”在城市軌道交通建設領域完成了歷史性突破，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的首次成功實踐，填補了我國在機械化暗挖地鐵車站施工方面的空白，在地鐵車站建造發展史上具有里程碑式意義。

廣東省重點領域研發計劃“現代工程技術”重點專項“繁華城區地鐵暗挖車站關鍵技術”項目由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，系統地探索地鐵車站綠色高效智能化的機械化暗挖施工技術。 

挑 戰

沙三站位于帝堂路與沙井路交叉路口，為地下二層島式站臺車站，結構形式為單柱雙跨框架結構，車站總長208米，標準段寬23米。車站中間部分采用頂管法施工，頂管頂進長度約70米，兩端頭采用明挖順作法施工。車站地處城市繁華城區，周邊建筑物多，車站范圍內土質較為疏松、地下水充沛，車站結構上方存在一處埋深4.2米的大型雨水箱涵。采用傳統明挖法施工技術面臨著交通疏解難度巨大、大量建（構）筑物改遷、勞動力投入大、工程風險高、建設周期長、施工條件復雜等一系列重大難題。 

創 新

為了解決以上難題，陳湘生院士帶領研究團隊開展了聯合攻關，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，揭示了雙洞組合頂管管片及車站結構體系轉換的力學特征，建立了暗挖地鐵車站施工風險綜合評估體系。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，研發了世界最大斷面（寬11.29米、高13.55米）組合式矩形頂管機“大禹掘進號”，采用多刀盤和多螺旋機組合布置方式，通過多臺刀盤和螺旋機協同作業，開創性地實現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，建立了微臺階、淺覆土、大斷面、零間隙的開挖施工成套技術的重大突破，攻克了超大斷面管節拼裝、下穿地下箱涵變形控制、左右線密貼施工隧道線型控制、地表沉降控制等關鍵技術難點，保障了車站施工的安全高效。同時，深大團隊建立融合多源感知技術的車站建設—運維全生命周期智能監測系統，通過信息化智能管理平臺，建立了具備信息化管理、風險評估與智能預警等一系列功能，實現了車站建設與后期運維的全過程實時信息化智能監控與管理，形成了繁華城區地鐵暗挖車站施工成套技術。 

效 益

深圳大學土木與交通工程學院陳湘生院士在接受記者采訪時指出：與明挖施工相比，機械法暗挖技術碳排放降低35%，節省工期15%-20%，土方外運減少40%，節省成本約20%，實現了地鐵車站的建筑工業化。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復雜環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，極大地推進了城市地下空間的低碳、智能、高效、安全開發技術的全面進步。