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科学研究

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深圳市地铁地下车站绿色高效智能建造重点实验室

时间:2026.05.20

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成立时间:

2021年,项目建设期为2021年1月至2023年3月

研究方向与特色:

实验室面向深圳市绿色、低碳发展战略和城市地下空间高质量开发需求,聚焦地铁地下车站绿色、高效、智能建造,围绕新型结构型式、新材料开发、余泥渣土资源转化、智能感知技术及装备等方向开展系统研究。实验室依托深圳大学土木与交通工程学院,已形成动荷载疲劳试验、静载试验、泥浆资源化试验平台、智能传感监测等设备体系,并在深圳、广州、青岛等轨道交通工程中开展应用推广。实验室突出“理论创新—装备研发—工程验证—产业转化”贯通优势,为地铁地下车站绿色低碳建造、安全运维和深圳市“安全节能环保”产业发展提供技术支撑。

(1)主要研究方向

方向1:装配式地下车站新型结构型式及受力机理研究。围绕装配式“两墙合一”地下连续墙,开展节点受力机理、破坏模式、结构自防水和榫卯装配型式研究,建立适用于地铁地下车站的新型结构体系。

方向2:地铁地下车站智能建造关键技术研究。融合无人机感知、光纤传感、机器视觉、Unity 3D、轻量化BIM、AR/VR和数字孪生技术,构建面向预制地下车站施工与管理的智能建造、监测和预警体系。

方向3:绿色建造及泥浆渣土资源化利用成套技术研究。开展地铁地下车站建设中泥浆、渣土现场循环利用、高效资源转化及再生材料应用研究,服务“无废城市”和绿色低碳建造。

(2)标志性技术/理论

装配式“两墙合一”地铁地下车站设计理论与绿色高效智能建造成套技术:突破地下连续墙由围护结构向主体结构转换过程中的力系转换机理、装配式节点连接、精准定位拼装和结构防水等关键问题。

盾构渣土低碳资源化与多源智能感知技术:形成集成化盾构渣土环保处理系统、泥浆/渣土资源化装备,以及融合光纤传感、机器视觉、无人机巡检的轨道交通工程风险智能协同感测技术。

(3)关键词:地铁地下车站;装配式“两墙合一”;绿色建造;智能感知;渣土资源化

支持学科:

1)支柱学科:土木工程、交通运输工程、岩土工程、地下空间工程

2)相关学科:材料科学与工程、环境工程、计算机科学与技术、软件工程、机械工程、人工智能与智能装备。

支撑平台:

深圳市地铁地下车站绿色高效智能建造重点实验室

核心设备:

地下结构加载模拟平台(1000万)

结构试件静力加载装置

土压平衡方形顶管模拟机、盾构刀具磨损模拟机、土壤高速冷冻离心机

合作网络:

校内/联合平台:深圳大学土木与交通工程学院、深大-铁科-港创联合实验室、深圳大学未来地下城市研究院等。

工程应用单位与企业:深圳地铁、中铁南方、中铁工服等;相关技术已在深圳地铁14号线、黄木岗枢纽、海上田园东站等项目应用。

区域推广:相关渣土资源化与环保处理系统推广至深圳地铁管廊、广州地铁13号线、青岛地铁4号线等工程。

科研项目与成果

1.标志性科研项目

项目名称

项目负责人

项目类型

起止时间

   经费

(万元)

工程建设余泥渣土资源转化与安全处置

孙晓辉

国家自然科学基金优秀青年基金

2025.01-2027.12

200

基于3D数字建模构建孪生隧道真实VR场景和仿真理论的应急保障关键技术研究

胡明伟

广东省重点领域研发计划项目/省属国有企业技术创新专项

2022.01-2024.12

111

极高地应力大变形隧道围岩注浆加固方式与作用机理

付艳斌

国家重点研发计划川藏铁路重点专项

2021.12-2024.11

100

公路路网隧道工程营运安全智能管控与应急保障关键技术及装备研发(隧道灾后结构损伤定量评估技术研究)

付艳斌

广东省重点领域研发计划项目(外单位牵头)

2022.01-2024.12

90

海底隧道运维安全状态智慧感知与智能诊断技术(子课题)

洪成雨

科技部重点研发计划

2021.12-2024.11

50

2.代表性成果

  • 论文:高水平论文

建设期内,实验室学术团队在Engineering 、 Engineering Structures、Journal of Cleaner Production、Construction and Building Materials、Computers and Geotechnics、Tunnelling and Underground Space Technology、Geotextiles and Geomembranes、Powder Technology、中国公路学报、岩土工程学报等本研究领域的国内外著名期刊发表重要学术论文92篇

1.High-Efficiency utilization of waste shield slurry: A geopolymeric Flocculation-Filtration-Solidification method. Construction and Building Materials, 387, 131569.

2.Theoretical analysis on horizontal rectification of tunnel near deep foundation pit by grouting. Tunnelling and Underground Space Technology 133 (2023): 104977.

3. Geopolymeric flocculation-solidification of tail slurry of shield tunnelling spoil after sand separation. Construction and Building Materials, 374, 130954.

  • 专利:已授权发明专利

项目研究期内申请发明专利81项,授权实用新型专利28项,获得软件著作权10项

序号

名称

专利号/受理号

授权日期

1

预制地下连续墙的间断施工方法

CN202210909065.2

2023

2

一种地下连续墙及其施工方法

CN202110346942.5

2021

3

一种矩形顶管一体化成型地铁车站下穿箱涵的施工方法

CN202110885157.7

2022

4

岩土体孔隙率测量方法、装置及智能终端

CN202111040156.9

2022

5

一种地下基坑V柱施工监测方法、系统、终端以及存储介质

CN202111416365.9

2022

  • 获奖:省部级以上科技奖励

《近运营地铁隧道结构-岩土性能演化机理与地下空间开发成套技术》获2021年广东省科技进步一等奖。

《跨地铁运营隧道地下空间利用成套技术研究与实践》获2021年中国岩石力学与工程学会科技进步特等奖。

《深圳地铁超大规模盾构隧道渣土低碳资源化应用》获国际隧道协会(ITA)2021年度“超越工程”奖。

《基于“水土交融”理念的大土木人才培养研究与实践》获2021年广东省高等教育教学成果特等奖。

Smart Service Platform for Construction and Maintenance of Subway Stations《地铁车站建维智能管理平台》获2022年日内瓦国际发明展评审团嘉许银奖。

  • 成果转化:技术转让/产业化应用案例

1.渣土资源化利用系统已应用于深圳、广州、青岛等地铁盾构渣土资源化处理项目,并与中铁南方、中铁工服等企业联合推广,累计销售12台套。

2.集成化盾构渣土环保处理系统应用于深圳地铁14号线、广州地铁13号线、青岛地铁4号线等项目;深圳地铁14号线应用中实现节地0.83km⟡、节材200万m³、节水50万m³,经济效益约2亿元。

3.“大禹掘进号”世界最大矩形断面顶管机在深圳地铁12号线二期沙三站投入应用,支撑国内首个超大断面矩形顶管暗挖车站施工创新。

4.多源感知技术在沙三站、黄木岗枢纽、海上田园东站等项目中应用,实现轨道交通风险空地一体化监测和深基坑施工变形智能感知预警。

未来发展规划:

1.短期目标(3年内):

(1)围绕装配式“两墙合一”地下车站结构体系,完善设计理论、节点连接、结构自防水和精准拼装成套技术,形成可复制的工程应用方案。

(2)迭代升级盾构渣土低碳资源化、泥浆循环利用和再生材料应用工艺,推动在深圳地铁及大湾区城市轨道交通项目中规模化应用。

(3)建设多源异构数据感知、数字孪生、智能监测与预警平台,提升深基坑、地下车站和运营隧道的施工安全与运维智能化水平。

继续培育高层次科研团队,形成论文、专利、软件著作权、标准/指南和工程示范同步产出的开放创新机制。

2.中长期目标(5-10年):

(1)建成国内领先、国际有影响力的地铁地下车站绿色高效智能建造技术研发与开放服务平台,引领城市地下空间绿色开发方向。

(2)形成覆盖“规划设计—建造施工—监测预警—运营维护—资源循环”的全生命周期智能建造与低碳建造技术体系。

(3)联合轨道交通建设单位、装备制造企业和科研院所,推动大型智能装备、绿色材料和数字化平台产业化,服务深圳“20+8”产业集群中的安全节能环保相关方向。

(4)面向粤港澳大湾区及全国复杂地下空间建设需求,输出关键技术、标准规范、示范工程和高层次人才。



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