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2024年1月19日，深圳地鐵12號(hào)線(xiàn)二期工程沙三站實(shí)現(xiàn)了超大斷面矩形頂管暗挖車(chē)站的全面貫通，這一里程碑事件標(biāo)志著由深圳大學(xué)土木與交通工程學(xué)院及未來(lái)地下城市研究院陳湘生院士領(lǐng)銜的廣東省重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目“繁華城區(qū)地鐵暗挖車(chē)站關(guān)鍵技術(shù)”，取得了城市軌道交通建設(shè)領(lǐng)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(shù)在全世界范圍內(nèi)的首次成功實(shí)踐，填補(bǔ)了我國(guó)在機(jī)械化地鐵暗挖車(chē)站施工方面的重要空白，對(duì)地鐵車(chē)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(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃“現(xiàn)代工程技術(shù)”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)“繁華城區(qū)地鐵暗挖車(chē)站關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目由中國(guó)工程院院士、深圳大學(xué)土木與交通工程學(xué)院院長(zhǎng)陳湘生擔(dān)任項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，深圳市地鐵集團(tuán)有限公司作為牽頭單位，聯(lián)合深圳大學(xué)、深圳市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司、中電建南方建設(shè)投資有限公司、中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司、中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司、鐵科院（深圳）研究設(shè)計(jì)院有限公司、廣州金土巖土工程技術(shù)有限公司、中國(guó)鐵建重工集團(tuán)股份有限公司和南京派光智慧感知信息技術(shù)有限公司等單位，系統(tǒng)地探索地鐵車(chē)站綠色高效智能化的機(jī)械化暗挖施工技術(shù)。

（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(gè)地下二層島式站臺(tái)車(chē)站。車(chē)站位于城市繁華區(qū)域，周?chē)ㄖ锉姸?，?chē)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(chē)站采用單柱雙跨框架結(jié)構(gòu)，總長(zhǎng)為208米，標(biāo)準(zhǔn)段寬度為23米。如果采用傳統(tǒng)的明挖施工技術(shù)，將面臨著交通疏解難度巨大的挑戰(zhàn)，需要進(jìn)行大量的建筑物改遷，投入大量勞動(dòng)力，同時(shí)還面臨著高工程風(fēng)險(xiǎn)、長(zhǎng)建設(shè)周期和復(fù)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?dòng)浾卟稍L）

創(chuàng)新點(diǎn)

為了應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，陳湘生院士帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)展開(kāi)了協(xié)同攻關(guān)。在理論方面，提出了機(jī)械化暗挖地鐵車(chē)站的全套設(shè)計(jì)理論和方法，揭示了多洞組合頂管管片及車(chē)站結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換的力學(xué)特征，并建立了暗挖地鐵車(chē)站施工風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估體系。在技術(shù)方面，重點(diǎn)突破了新型暗挖施工裝備及配套施工等關(guān)鍵技術(shù)，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(jī)——"大禹掘進(jìn)號(hào)"。該機(jī)采用多刀盤(pán)和多螺旋機(jī)的組合布置方式，通過(guò)多臺(tái)刀盤(pán)和螺旋機(jī)的協(xié)同作業(yè)，開(kāi)創(chuàng)性地實(shí)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(shù)的重大突破。同時(shí)，還建立了微臺(tái)階、淺覆土、大斷面、零間隙的開(kāi)挖施工成套技術(shù)，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(xiàn)密貼施工隧道線(xiàn)型控制、地表沉降控制等一系列重大技術(shù)難題，確保了車(chē)站施工的安全和高效。

（圖 4 大禹掘進(jìn)號(hào)出洞時(shí)的場(chǎng)景）

同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還建立了融合多源感知技術(shù)的車(chē)站建設(shè)-運(yùn)維全生命周期智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)信息化智能管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了具備信息化管理、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與智能預(yù)警等功能的全過(guò)程實(shí)時(shí)信息化智能監(jiān)控與管理，形成了繁華城區(qū)地鐵暗挖車(chē)站施工成套技術(shù)。這一系統(tǒng)為車(chē)站建設(shè)與后期運(yùn)維提供了全面的智能監(jiān)測(cè)與管理，確保了車(chē)站在整個(gè)生命周期中的安全與可持續(xù)運(yùn)營(yíng)。

經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益

陳湘生院士接受多家媒體采訪時(shí)指出：與明挖法施工相比，機(jī)械法暗挖技術(shù)的成功實(shí)施效果顯著，其中碳排放降低35%，工期節(jié)省15%-20%，土方外運(yùn)減少40%，成本節(jié)約20%，首次實(shí)現(xiàn)了地鐵車(chē)站的建筑工業(yè)化。本項(xiàng)目新型機(jī)械化暗挖成套技術(shù)的成功應(yīng)用示范，標(biāo)志著我國(guó)繁華城區(qū)復(fù)雜環(huán)境暗挖施工領(lǐng)域工程理論、關(guān)鍵技術(shù)、裝備制造能力的全面躍升，引領(lǐng)了地鐵車(chē)站施工工藝的重大變革，極大的推進(jìn)了城市地下空間的低碳、智能、高效、安全開(kāi)發(fā)技術(shù)的全面進(jìn)步。

（圖 5 未來(lái)地下城市研究院團(tuán)隊(duì)接收儀式現(xiàn)場(chǎng)照片）