2024-07-29 1607 0
2024年7月22日，上海市土木工程學會在上海城投公路投資(集團)有限公司第三事業(yè)部，組織召開了由上海城投公路投資(集團)有限公司牽頭完成的“上海中心城區(qū)超長超大北橫通道工程關鍵技術”項目成果評價會。上海城投公路投資(集團)有限公司、同濟大學和上海隧道工程有限公司等單位參會，同濟大學周彪教授作為匯報人作了項目成果匯報。
匯報人同濟大學周彪教授介紹項目研究成果
評審專家委員會由梁文灝院士和朱合華院士任主任，楊健教授、袁勇教授、教授級高工時蓓玲、劉飛禹教授和教授級高工葉國強任委員，討論并通過了專家評價意見。
梁文灝院士、朱合華院士評價項目研究成果
隨著我國區(qū)域融合發(fā)展和城市更新不斷推進，以及人們對美好出行的需求日益迫切，城市空間、資源及人為需求間的矛盾將日益突出，地下道路特別是超長地下道路的建設對于緩解城市中心區(qū)交通擁擠狀況、改善城市生活環(huán)境、促進城市可持續(xù)發(fā)展具有重大作用。但也面臨有限空間功能集約化設計，城市中心區(qū)盾構長距離穿越環(huán)境保護，出入口復雜節(jié)點安全快速建造等難題。上海城投公路投資（集團）有限公司聯(lián)合同濟大學等單位，依托上海市北橫通道工程，以智能化手段為牽引，歷時十余年，建成了目前國內(nèi)外最長的超15米地下道路-北橫通道工程，形成了上海中心城區(qū)超長超大北橫通道工程關鍵技術體系，取得的主要創(chuàng)新點有：
01 形成了多點進出超大超長地下道路集約化設計技術，實現(xiàn)了15米級盾構隧道上下層6車道滿足雙向交通運行的集約化空間布局。
北橫通道選線優(yōu)化
針對地下道路交通能力提升及滿足沿線出入口服務能力，揭示了左進右出地下道路的交通運行特征，建立了多點進出超大超長地下道路交通安全評價方法，開發(fā)了基于真實光渲染技術的地下道路高精度虛擬仿真系統(tǒng)，構建了地下道路運行風險主動識別、預警及主動管控成套技術，創(chuàng)新性形成了地下道路小客車多點進出及盾構單井雙向出入口匝道的集約化布置新模式。
地下道路合分流區(qū)車輛運行特征和車輛跟馳與換道模式判定方法
（a）單工作井上下層4車道匝道集約化布局
（b）主線上下層6車道集約化布局
針對地下道路多點進出上下層空間布局條件下防災疏散難題，創(chuàng)新采用了上下層排煙聯(lián)通管，揭示了多點進出條件下網(wǎng)絡通風和排煙控制規(guī)律，構建了雙層車道新型排煙體系。提出了基于數(shù)字化技術的地下道路智能通風排煙控制、火災預警及疏散救援技術，開發(fā)了基于深度學習的火災智慧服務算法，構建地下道路智慧防災系統(tǒng)，形成了多點進出超大超長地下道路智慧防災體系。
多點進出地下道路上下層聯(lián)通排煙及縮尺模型試驗
火災事故分段疏散救援處置示意圖
02 研發(fā)了地下道路長距離密集跨穿城市設施群微擾動控制技術與裝備，實現(xiàn)了連續(xù)穿越64條道路及13條軌道交通變形均小于10mm。
針對城市中心區(qū)超長超大地下道路穿越風險前置分析及急曲線設計難題，提出了地下道路隧道穿越城市設施群全過程風險評估方法，形成了《盾構法道路隧道穿越城市設施技術標準》，實現(xiàn)風險前置定量分析與全過程動態(tài)管控；創(chuàng)新提出相同環(huán)寬-多楔形量襯砌組合結構，形成了超大斷面無鉸接、大錐度盾構急曲線施工控制技術，突破了轉(zhuǎn)彎半徑與盾構直徑之比小于40的限制，首次實現(xiàn)直徑15米級超大斷面泥水平衡盾構最小轉(zhuǎn)彎半徑500米“S”型急曲線連續(xù)轉(zhuǎn)彎。
15m直徑大錐度盾構機
針對城市中心區(qū)復雜環(huán)境盾構長距離穿越環(huán)境保護難題，研發(fā)了超大斷面無鉸接、大錐度盾構機，開發(fā)了滿足和易性及抗剪性能的干混砂漿同步漿液材料，提出了與之適應的注漿控制工藝流程與標準，研制了步進頻率式探地雷達及壁后注漿同步檢測系統(tǒng)，協(xié)同注漿參數(shù)調(diào)整及二次補注漿，實現(xiàn)了盾尾空隙的及時填充，從源頭上實現(xiàn)了地層損失和擾動的主動控制；開發(fā)了地下道路上跨軌道交通線路跳倉開挖及微擾動控制技術，解決了小角度基坑長距離、大卸載比開挖微擾動控制難題，隧道上浮量控制小于10mm。
地下道路上跨軌道交通跳倉法開挖示意圖
03 開發(fā)了地下道路立體互通預制裝配低影響度建造技術與裝備，實現(xiàn)互通復雜節(jié)點不封交條件下橋梁安全快速建造。
針對地下道路互通節(jié)點橋梁快速預制拼裝及環(huán)境低影響施工難題，首創(chuàng)了橋梁預制雙節(jié)立柱、箱梁防撞墻一體化等新型快速預制拼裝技術及裝備，創(chuàng)新了構件接頭快速壓漿等新型工藝；發(fā)展了免共振鋼管樁施工技術及裝備，利用土體液化實現(xiàn)鋼管樁快速、低噪和少泥漿化施工。
針對跨大型交通路口、鐵路路口及航道等復雜節(jié)點不封交橋梁快速化裝配難題，開發(fā)了大跨度鋼箱梁無支撐安裝、立交橋梁多源強約束條件下大胯鋼箱梁高空散拼、大跨度單系桿拱多點頂推技術及裝備，創(chuàng)新提出了大跨度鋼箱梁“分段拼裝，整體運移、整跨就位”、“大型塔吊，高空散拼，一次跨越”、大跨度單系桿拱懸臂版先推后切等施工技術，解決了復雜立交節(jié)點強約束條件下高架橋梁安全預制拼裝、道路不封交條件下復雜橋梁的快速安全施工等難題，首次實現(xiàn)了中心城區(qū)關鍵路口65m大跨度鋼箱梁無支撐整垮一次性就位、70m中跨鋼箱梁空中散拼及整體吊裝安裝，減少對交通的干擾及對環(huán)境的影響。
跨交通路口大跨度鋼箱梁不封交一跨過路建造技術示意圖
支架法施工示意圖（下左）
一跨過路施工示意圖（下右）
本項目成果獲授權發(fā)明專利39件（含PCT專利2件）、軟件著作權24項，取得省部級工法1項，主/參編標準6部，出版專著2部，發(fā)表學術論文38篇，經(jīng)專家鑒定認為項目成果總體達到國際先進水平，在長大地下道路上下層聯(lián)通長距離排煙及分段疏散救援、15m直徑盾構隧道穿越設施群微擾動控制技術達到國際領先水平。
項目成果在目前世界最長地下道路工程北橫通道工程中得到成功應用，并推廣到上海、廣州、杭州、南京等城市10余項超大直徑隧道及20余項地下道路工程中，社會、經(jīng)濟及環(huán)境效益顯著。
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