深圳地铁“两线三枢纽”将于2022年10月底前开通运营，标志着深圳市城市轨道交通建设将迈上新台阶。其中，岗厦北枢纽、黄木岗枢纽、大运枢纽的运营将有效缓解城市交通压力，满足人民群众出行需求，推动区域经济持续健康发展。自2020年4月起，在深圳大学土木与交通工程学院院长陈湘生院士带领下，研究团队开展技术攻关，突破了繁华城市区复杂环境下超大枢纽建造面临的一系列“卡脖子”难题，为三大枢纽顺利开通运营提供了有力的技术支持与安全保障。

图1 2020年4月陈湘生院士带领研究院团队赴大运现场调研考察

图2 未来地下城市研究院团队为枢纽建造提供全过程技术支持

1.地下空间大直径鱼腹型V型柱永-临结构体系转换

黄木岗综合交通枢纽工程是深圳既有地铁7号线、14号线和24号线的三线换乘枢纽，为深圳轨道交通中部发展轴上的重要节点。地铁枢纽24号线核心区首次在地下空间采用了鱼腹型V型柱结构体系，型钢柱共25组合计50根，单根最大长度约38.5m，重量约87t，倾角1.3°-13°。

图3 地下空间鱼腹型V型柱结构体系

枢纽基坑部分采用盖挖逆作法施工，在V型柱形成受力体系前，各层板依靠临时钢管柱提供竖向支撑。在V型柱施工完成后，利用临时柱顶伺服系统完成受力体系转换，结构力系多次变换，存在较大安全风险。团队通过三维精细化有限元分析确定临时柱顶升阈值，采用“分布式光纤+MEMS传感+机器视觉+自动化全站仪”的多源感知技术，系统建立了地下空间结构的“粗-疏-精-密”智能感知体系，通过算法对体系转换风险进行实时研判，结合高精度液压伺服系统，实现了体系转换过程中结构变形的毫米级控制。

图4 “永-临”结构体系转换现场监测与风险评估

2.空间桁架钢结构体系吊装施工

大运枢纽是深圳东部唯一汇集地铁、城际铁路、公交于一体的大型综合交通枢纽，未来将实现3、14、16号线和深大城际的四线换乘。大运枢纽占地面积约6万㎡，规划建筑面积约17.32万㎡。顶棚采用以“湾区之舞”为主题造型，整体飘逸灵动，极具美感。

图5 “湾区之舞”钢结构顶棚

枢纽屋盖采用空间桁架钢结构体系受力复杂，加工和安装精度要求高，建造施工挑战性大。基于大跨度钢结构顶棚设计和施工方案，团队对结构体系及其它影响结构性能的关键参数进行优化，并对施工过程中的防护装备、起重设备、运输设备及其支承结构的安全性进行分析，提升项目从设计到施工全过程的技术先进性、经济性和安全性。

图6 空间桁架钢结构体系吊装安全研究

3.超大深基坑紧邻运营地铁车站施工变形控制

大运枢纽和黄木岗枢纽分别由深圳地铁3号线大运站和深圳地铁7号线黄木岗站扩建而成，枢纽新建基坑面积广、深度大，与既有运营车站间距近，变形控制难度极大。陈院士团队根据枢纽地层和周围结构物特点，建立三维精细化模型，分析了紧邻深大基坑施工过程中既有地上、地下车站结构和桩基的受力变形特征，提出了有针对性的变形控制措施。采用MEMS传感器、自动化全站仪、视觉位移等技术，对基坑和既有车站变形进行智能感知；研发了变形预测预警平台，采用5种人工智能算法嵌入平台，对结构变形进行预测预警，保障了开挖全过程基坑和既有车站结构安全。

图7 超大深基坑紧邻既有车站施工精细化仿真

图8 枢纽变形智能感知与深度学习预测预警系统