厉害！深大院士领衔攻坚，世界最大断面组合式矩形顶管机今日始发！

4月18日，世界最大断面组合式矩形顶管机“大禹掘进号”在深圳地铁12号线二期工程沙三站顺利始发，标志着国内首个超大断面组合式矩形顶管暗挖车站正式进入施工阶段，实现了地铁车站施工工法的重大创新，填补了我国在机械化地铁暗挖车站施工方面的空白。

据悉，机械化暗挖施工技术在示范工程沙三站的成功应用，解决了制约区域地下轨道交通大规模快速建设与区域内繁华城区城市环境、经济社会发展的矛盾，减少了劳动力投入和安全风险，提升了工程质量和工效，缩短了工期，降低了综合成本，实现了地铁车站建筑工业化。

“大禹掘进号”在深圳地铁12号线二期工程沙三站的顺利始发也标志着我国繁华城区复杂环境暗挖施工领域工程理论与技术水平、关键设备研发制造能力的提升与进步，推进了轨道交通建造技术的发展和进步，向智能建造迈出了关键的一步。

深大院士领衔，破解难题

粤港澳大湾区在我国深化改革开放布局和现代化城市群建设规划中占据重要战略地位，区域城市密布、经济发达、人口稠密，对城市轨道交通的需求极其庞大。城市繁华城区地铁车站采用传统的明挖法施工，面临交通疏解和大量管线、绿化及物业改迁的难题，且劳动力投入大，机械化程度低，安全风险大，质量控制难，工程建设工期长、造价高。

明挖法示意图

暗挖法施工示意图

无需迁改箱涵，对路面交通影响小

为了破解难题，中国工程院院士、深圳大学土木与交通工程学院院长陈湘生担任团队负责人，深圳市地铁集团联合深圳大学、中铁装备和中国电建等单位组建科研团队，开展了广东省重点领域研发计划“现代工程技术”重点专项《繁华城区地铁暗挖车站关键技术》项目研究工作，深圳地铁12号线二期工程沙三站为该项目的示范性应用工程。

沙三站位于帝堂路与沙井路交叉路口，为地下二层岛式车站，车站总长208.4米，标准段宽22.7米，有效站台宽13米。车站地处城市繁华城区，周边建筑物多，地下水充沛，地质条件复杂，且站址有一处埋深4.2米的新建暗涵。

项目科研团队攻坚克难，针对沙三站研制了新型暗挖施工装备——世界上开挖面积最大（宽11.29米、高13.55米）的矩形顶管机“大禹掘进号”。装备由两台设备上下组合而成，采用多刀盘多螺机协同工作的姿态控制技术，实现了超高掌子面水土压力平衡和左右两次零间隙施工装备技术的重大突破。在揭示空间变位规律、建立暗挖地铁车站施工风险综合评估体系的基础上，创造性地采用组合式矩形顶管机分左右两次顶推施作车站主体结构，提出了地铁机械化暗挖车站设计理论和方法，开发了装配式车站结构，解决了多洞组合顶管管片及车站结构体系转换等设计难题。同时，基于深铁集团安全监测管理平台和大数据分析平台，开发建设了滨海繁华城区暗挖地铁车站建设信息化智能管理平台，搭建具备工程信息化管理、风险评估与预警等关键功能，实现车站建设过程实时信息化智能管控。

高13.55米的“大禹掘进号”顶管机

“大禹掘进号”顶管机刀盘布局

大断面管节拼装是顶管推进过程中需要破解的又一难题。早在2020年，中国电建及各相关方着手推动管节拼装辅助工装的设计、制造。据介绍，该专用管节拼装辅助工装高15.4米，宽9米，长13米，由两组桁架式结构组合而成，主要包括翻转平台、吊梁、拼装工装以及平移小车等部件，其作用是在管节拼装过程中提供工作平台以及保证管节的精准定位和安全平移。

项目科研团队通过攻克超大断面组合顶管暗挖车站管片井下拼装、始发接收、左右线密贴顶进、近距离下穿箱涵变形控制、结构体系转换等技术难题，形成了繁华城区地铁暗挖车站施工成套技术。

“深大在这个领域

已经站在世界最前沿”

“繁华城区建地铁，能不能不明挖？即使明挖，能不能也尽量少占用交通通道？”陈湘生在仪式致辞中介绍了项目来历。本次始发的组合顶管机应用于地层变形难预测的繁华城区地下工程建设，是顶管技术创新的重大突破、更是地铁车站新型暗挖技术应用的一次重大跨越，具有里程碑式的意义。

顶管机投入使用后，原本需要占用道路三年左右的施工时间预计可以缩短为三个月，不但减少了建设过程中的交通拥堵难题，还能减少施工材料使用，相较于普通开挖可以节省大约20%的成本。此次项目是新型的明挖车站，能够改变国内外轨道交通地铁站的建设模式，切实减少对周边交通、管线、城市设施以及居民生活的不利影响，契合国家高质量发展需求，对落实国家双碳战略、创造更美的人类生存空间意义重大。

陈湘生在接受记者采访时表示，“大禹掘进号”是目前世界最大断面组合式矩形盾构顶管机，是为深圳地铁12号线二期沙三站试点项目“量身定制”的上下组合式矩形顶管机。该项目共有6大课题，深圳大学承担了“繁华城区地铁暗挖车站施工环境影响效应评估”的课题。此次项目就超大型断面的顶管技术应用来说，是全球首次，无同类经验借鉴。

在考虑装备和周围地层的相互作用时，如何才能让顶管顶进时保持地表稳定，如何解决周围的土与设备之间的协同、推进过程中不塌方、邻近建构筑物不破坏等问题，这是深圳大学承担的关键任务。

“深圳大学此次从建造理念、结构方案、结构受力分析、施工环境影响、现场监测等多个方面为项目实施提供技术支持，提供的理论研究和技术分析成果意味着深大在这个领域已经站在世界最前沿，具备了引领世界在此领域发展的能力。”  

参与此项目的深大土木与交通工程学院2020级博士生王雷表示，非常荣幸能参与这个世界级创新课题的研究，项目科研团队汇集了国内行业顶尖的技术力量，在陈院士的指导下和科研团队一次次的探讨交流中攻克了一个又一个技术难题，点点滴滴的技术积累最终支撑了项目的落地实施；顶管顺利始发是项目新的起点，在科研探索的道路上也将面临更多的挑战，后面我们一定再接再厉，助力项目的圆满完成。

参与此次项目的土木工程专业2021级硕士生张润麒表示，能够参与到世界最大断面组合式顶管的工程中来感觉既自豪又荣幸，在项目中运用所学知识对实际工程问题进行推理分析，并且切实解决实际工程问题，遇到问题团队成员共同讨论解决，彼此成就，这对于自身发展和能力提升都提供了极大的帮助。

未来地下城市研究院团队合影

文字 | 李世卓 李婷 韩晓飞 深圳地铁集团

图片｜庞审 王雷

视频 | 杨皓翔

编辑｜林诗欣

责编 | 廖楷狄

审校 | 娄卓男 李世卓 王若琳

深圳大学全媒体平台长期接收投稿

来稿请标明作者姓名和联系方式

投稿邮箱 ： szuxcb@szu.edu.cn