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苏交科丨《水下盾构隧道服役期结构安全控制关键技术及应用》获中国交通运输协会科学技术进步奖一等奖

2022-04-25
       近日,苏交科集团牵头完成的《水下盾构隧道服役期结构安全控制关键技术及应用》获中国交通运输协会科学技术进步奖一等奖。该项目的研究对我国水下盾构隧道运营期的结构安全性控制具有引领和示范作用,为我国水下盾构隧道的安全保障提供了重要技术支撑。  
      项目背景
我国约70%的水下隧道采用盾构法修建,现行结构设计方法缺少对结构在服役期荷载、抗力的时空演化规律和劣化传递特性的考虑,随着服役年限增加,水下盾构隧道结构性能逐渐下降,养护费用逐年上升。性能降低是一个不可逆的过程,一但发生灾害事故,必将带来极大的社会恐慌和不可估量的经济损失。因此,科学评价服役期水下盾构隧道结构性能,及早发现结构病害并有采取针对性的整治措施,可有效降低运维成本,具有极高的经济、社会效益。
       主要内容
       项目针对我国水下盾构隧道服役期内结构安全控制的关键技术难题,围绕水下盾构隧道服役期结构性能演化机理、结构性能评估方法和结构性能控制技术三个方面开展研究。建立了水下盾构隧道服役期结构安全控制关键技术体系,实现了水下隧道服役期结构性能分析的科学化、性能评估的标准化以及性能控制的精细化。主编了江苏省工程建设标准《水下隧道健康监测技术规程》,是我国第一部水下隧道健康监测规程,对水下盾构隧道健康监测的规范化和科学化具有促进作用。成果指导了江苏省南京市、无锡市、扬州市水下盾构隧道健康监测系统的搭建、升级改造以及服役期管养措施的制定,并推广应用于北京、上海、珠海等城市的水下盾构隧道,提升了我国水下盾构隧道服役期结构安全控制的技术水平。
 
      主要成果
      项目获国家发明专利授权8项,实用新型7项,软件著作权3项,编写地方标准4项,发表论文50余篇,其中SCI检索23篇(其中ESI高被引论文4篇、热点论文3篇)、EI检索22篇、核心期刊14篇。近五年创造直接经济效益超过2.5亿元,新增利润超过3000万元。
 
       主要技术创新点
      (1)揭示了水下盾构隧道服役期结构性能演化机理。阐明了河床冲刷、回淤作用下水下盾构隧道服役期围岩荷载演化特性,厘清了水下盾构隧道服役期动力荷载作用下结构响应,提出了水下盾构隧道服役期结构性能渐进演化规律,实现了服役期结构性能分析的科学化。
      (2)创建了水下盾构隧道服役期结构性能评估方法。提出了水下盾构隧道服役期结构性能多源感知方法,研发了包括大数据、人工智能,理论分析和数值模拟的水下盾构隧道服役期性能多元预测方法,创建了水下盾构隧道服役期结构性能智能评估体系,实现了服役期结构性能评估的标准化。
      (3)研发了水下盾构隧道服役期结构性能主动控制技术。提出了水下盾构隧道服役期性能主动管控理念,建立了水下盾构隧道服役期结构性主动控制设计方法,创建了装配式复合型材快速加固盾构隧道技术,实现了服役期结构性能控制的精准化。
 
      应用情况
      项目研究形成了水下盾构隧道服役期结构安全控制关键技术,整体提升了运营隧道与地下空间的结构安全控制水平和层次,已在北京、上海、南京、无锡、苏州、珠海、扬州、无锡、珠海、绍兴、连云港等多条服役期内的水下公路隧道、地铁隧道及城市综合管廊中得到全面推广应用,确保了服役期隧道结构安全,为隧道养护提供技术支撑,经济社会效益显著。
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