城市高密集区大规模地下空间建造关键技术及其集成示范

教育部

本项目属土木工程领域。随着城市化进程的推进，城市地下空间开发利用的类型、数量、规模都在快速增长。本项目针对在城市高密集地区大规模、集群化建造地下空间过程中，面临的环境影响控制、安全穿越与可持续发展等棘手问题，重点依托国家科技支撑及“863”计划项目，通过大范围、多部门、高强度的产、学、研协同攻关和全方位的工程集成示范，形成了以地下施工及环境安全控制技术、改扩建技术、穿越技术及新技术固化与集成示范等为核心的创新性、集成性成果，突破了城市高密集区大规模地下空间建造面临的关键技术瓶颈。主要创新成果如下：

（1）创新性的提出了可全回收低能耗基坑围护系统及盖板与基坑支撑体系相结合的新型盖挖逆作施工方法，提出了大断面竖井型深基坑钢支撑复合支护技术，形成了复杂环境下超浅埋、特大跨车站暗挖施工集成技术和软土地区深大基坑地下水渗流安全控制理论与技术，成功解决了在城市高密集区、软弱复杂地下环境中新建大规模地下空间导致的对既有交通与周边环境影响显著、安全控制难度大的难题。

    （2）首次提出了将既有地下空间改造为地铁换乘枢纽站的新模式与新技术，创造性地提出了大型枢纽站“零换乘”改扩建新技术，解决了城市地下空间规模化、综合化、集群化开发利用趋势下，城市高密集区开发与改扩建大型换乘枢纽站面临的难题。

（3）首次建立了隧道新型衬砌结构三向多功能足尺试验方法体系，自主研发了大刀盘泥水平衡顶管掘进机等高敏感环境地下穿越施工关键装备，形成了超长距离三维急曲线地下穿越施工控制理论与技术解决了近距离、浅覆土、急曲线、软弱地层等复杂环境下长大隧道穿越机场跑道、运营地铁与磁浮线路、生命线工程及重要敏感建筑物所面临的突出技术难题。

    （4）首次建立了城市地下空间新技术示范应用模式与定量化评价方法，编制了城市地下空间开发建设和运营管理标准，提升了地下空间建设新模式、新理念、新技术向现实生产力的转化水平，为城市高密集区大规模地下空间建造提供了技术支撑和示范。

    项目授权专利35项（含发明21项、实用新型14项）、申请受理发明专利1项；授权软件著作权5项；出版著作4部，发表国内外学术论文110余篇，其中SCI/EI检索68篇；申报国家级工法2项；编制技术标准/规范4项。

    经上海市一级查新机构检索及国内外著名专家评价认为成果总体达到国际先进水平，部分达到国际领先水平。

    项目成果已成功应用于北京、上海、广州、天津、宁波、重庆、苏州10多项当前国内有重大影响的代表性城市地下空间工程中，实现经济效益5.2亿元，随着其继续推广应用，将产生更大的经济与社会效益。项目成果促进了地下空间学科与行业技术的发展，也为我国今后大规模城市地下空间开发利用提供了有力的技术支撑和示范，具有广阔的应用前景。

（1）朱合华，排名：1，技术职称：教授，工作单位：同济大学。

       对本项目创造性贡献：对项目技术成果（1）、（3）、（4）做出创造性贡献。佐证材料：发明"可三向加载的多功能衬砌管片接头力学性能试验系统"发明专利（授权号：ZL201010289974.8），编著《城市地下空间新技术应用工程示范精选》，研发评估系统"城市地下空间示范工程验收评价软件系统软件V1.0"（软件著作权登记号：2011SR021890）等。研究工作量占本人工作量的70%。

       曾获国家科技奖励情况：2008年国家科技进步二等奖，软土盾构隧道设计理论与施工控制技术及其应用（2008-J-221-2-06-R01），第1 完成人。

（2）刘新荣，排名：2，技术职称：教授，工作单位：重庆大学。

       对本项目创造性贡献：对项目技术成果（1）、（4）做出创造性贡献。佐证材料：发明“双侧偏压小净距隧道施工方法”发明专利（授权号：ZL201110111210.4），编著《城市地下空间新技术应用工程示范精选》等。研究工作量占本人工作量的60%。

（3）闫治国，排名：3，技术职称：副教授，工作单位：同济大学。

       对本项目创造性贡献：对项目技术成果（3）、（4）做出创造性贡献。佐证材料：发明"可三向加载的多功能衬砌管片接头力学性能试验系统"发明专利（授权号：ZL 2010 10289974.8），研发"城市地下空间示范工程验收评价软件系统软件V1.0"（软件著作权登记号：2011SR021890）等。研究工作量占本人工作量的60%。

       曾获国家科技奖励情况：2008年国家科技进步二等奖，软土盾构隧道设计理论与施工控制技术及其应用（2008-J-221-2-06-R10），第10 完成人。

（4）周松，排名：4，技术职称：教授级高级工程师，工作单位：上海城建市政工程（集团）有限公司（原上海市第二市政工程有限公司）。

       对本项目创造性贡献：对项目技术成果（3）做出创造性贡献。佐证材料：发明"一种高分子泥浆及其配置系统"发明专利（授权号：ZL200810036118.4）、研发"盾构姿态管理软件（SACS）v1.0"（软件著作权登记号：2007SR00710），完成国家级工法2项，完成10多项地下穿越工程应用等。研究工作量占本人工作量的60%。

（5）白廷辉，排名：5，技术职称：教授级高级工程师，工作单位：上海申通地铁集团有限公司。

       对本项目创造性贡献：对项目技术成果（1）、（2）做出创造性贡献。佐证材料：发明“软土地区地下空间路面盖挖施工方法”发明专利（授权号：ZL200810201562.7），编著《城市地下空间新技术应用工程示范精选》等。研究工作量占本人工作量的50%。

       曾获国家科技奖励情况：2008年国家科技进步二等奖，软土盾构隧道设计理论与施工控制技术及其应用（2008-J-221-2-06-R05），第5 完成人。

（6）沈水龙，排名：6，技术职称：教授，工作单位：上海交通大学。

       对本项目创造性贡献：对项目技术成果（1）做出创造性贡献。佐证材料：发明"地面沉降控制的施工方法"发明专利（授权号：ZL200910310460.3）及"地下结构物阻断地下水渗流的模拟装置"发明专利（授权号：ZL20101051297.3）等。研究工作量占本人工作量的50%。

（7）徐正良，排名：7，技术职称：教授级高级工程师，工作单位：上海市城市建设设计研究总院。

       对本项目创造性贡献：对项目技术成果（1）、（2）做出创造性贡献。佐证材料：发明"将既有地下空间改造成为地铁车站的施工方法"发明专利（授权号：ZL200510026628.X）、"利用既有地下室顶板作为天然盖板的暗挖加层施工方法"发明专利（授权号：ZL200510026522.X）、"分期实施地下空间刚性连接的施工方法"发明专利（授权号：ZL200610148389.X）等。研究工作量占本人工作量的50%。

（8）衡朝阳，排名：8，技术职称：研究员，工作单位：中国建筑科学研究院。

       对本项目创造性贡献：对项目技术成果（1）、（4）做出创造性贡献。佐证材料：编著《城市地下空间新技术应用工程示范精选》，完成1项工程应用等。研究工作量占本人工作量的50%。

（9）丁文其，排名：9，技术职称：教授，工作单位：同济大学。

       对本项目创造性贡献：对项目技术成果（3）做出创造性贡献。佐证材料：发明"可三向加载的多功能衬砌管片接头力学性能试验系统"发明专利（授权号：ZL201010289974.8）、“隧道衬砌构件高温力学性能试验系统”发明专利（授权号：ZL2006 1 0030455.3）等。研究工作量占本人工作量的60%。

       曾获国家科技奖励情况：2008年国家科技进步二等奖，软土盾构隧道设计理论与施工控制技术及其应用（2008-J-221-2-06-R07），第7 完成人。

（10）张继红，排名：10，技术职称：高级工程师，工作单位：上海地固岩土工程有限公司。

       对本项目创造性贡献：对项目技术成果（1）做出创造性贡献。佐证材料：发明"一种复合锚杆及其施工方法"发明专利（授权号：ZL201010295594.5）、"复合锚杆及其导向施工方法"发明专利（授权号：ZL201010585334.1），完成2项工程应用等。研究工作量占本人工作量的50%。

（1）同济大学，排名：1

       对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：提出项目的总体研究目标，总体策划，确定实施方案；总体技术方案和技术策略的制定和指导；总体负责项目的设计、研发与生产应用；对项目开发成果的综合评定及决策，编写项目报告及技术报告；负责隧道衬砌结构接头试验技术和设计理论、城市地下空间示范工程验收评价标准体系、地下穿越理论等的研发、制定及推广应用；建立上海青草沙输水隧道项目等地下空间开发和利用示范工程，负责项目成果的集成应用及示范推广。

（2）上海申通地铁集团有限公司，排名：2

       对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：投入部分资金进行项目成果研发、推广和示范应用；指导和参与大型换乘枢纽站施工技术、新型盖挖法技术及既有地下工程改建技术等研发工作；建立上海轨道交通徐家汇枢纽站、上海轨道交通世纪大道四线换乘枢纽站及上海轨道交通7 号线常熟路车站等地下空间开发和利用示范工程，负责项目成果的集成应用及示范推广。

（3）上海城建市政工程（集团）有限公司（原上海市第二市政工程有限公司），排名：3

       对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：结合大量穿越工程实践，组织复杂环境软土地层穿越顶进成套控制技术及其应用课题攻关和工程应用，完成了地下穿越施工技术与装备研发，建立了上海电力电缆隧道、虹桥综合枢纽下穿隧道等多项地下穿越示范工程，负责项目成果的集成应用及示范推广。

（4）重庆大学，排名：4

       对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：负责信息化施工技术及特大跨超浅埋、特大断面、高边墙、结构扁平车站施工技术等的研究；建立重庆轻轨佛图关--大坪区间隧道及大坪车站隧道工程等地下空间开发和利用示范工程，负责项目成果的集成应用及示范推广。

（5）上海交通大学，排名：5

       对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：负责地下水渗流对地下工程安全性与对环境影响及流固耦合计算分析方法、基坑降水模式及其引起地面沉降的控制等技术研发；建立上海轨道交通8 号线等软土地区深大基坑地下水渗流安全控制技术示范工程，负责项目成果的集成应用及示范推广。

（6）中国建筑科学研究院，排名：6

       对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：负责周边环境影响控制技术与大断面竖井型基坑钢支撑复合支护技术等的研发；建立北京地铁白石桥南站基坑工程等地下空间开发和利用示范工程，负责项目成果的集成应用及示范推广。

（7）上海市城市建设设计研究总院，排名：7

       对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：负责既有地下工程改建技术、新型盖挖法施工技术、车站工程超深基坑施工技术和地下空间的补偿技术等大型枢纽站施工技术的研发；建立上海轨道交通徐家汇三线换乘枢纽站及上海轨道交通7 号线常熟路车站等地下空间开发和利用示范工程，负责项目成果的集成应用及示范推广。

       本项目成果在我国北京、上海、广州、天津、宁波、重庆、苏州等不同地区建设的10多项典型城市地下空间工程中得到了成功的示范应用，应用范围涵盖了地下空间综合开发、轨道交通以及市政工程等不同类型、不同规模的地下空间开发利用形式，取得了良好的经济、社会和环境效益。这些示范工程在开发利用模式、设计建造及运营管理等方面的新理念、新方法也为今后类似工程提供了借鉴。成果代表性应用单位如下表所示：