武汉地下空间科学技术研究有限公司简称”武汉地下空间科学研究院”专注于盾构隧道的技术研究,围绕隧道运维过程中不断出现的新问题,探索盾构隧道在紧固、连接、密封、管片加固和隧道控沉等新技术和新装备,推广隧道关键技术的“研发-转化-落地”新模式。总部设在湖北武汉,研究院依托同济大学、武汉理工大学、铁四院等高校与科研院所技术支撑,在盾构隧道结构优化、防火防水等领域取得多项核心技术突破。研究院已承担10余项科研项目,17余个城市地下轨道与大直径隧道示范工程,60余家企业及建设单位提供专业技术服务,业务覆盖规划咨询、结构研发、施工攻关全链条。
科研方向
场景1:管片足尺实验性能研究。通过足尺试验和理论分析,研究大椭变情况下隧道结构正常使用状态和极限破坏状态下的受力特性,研究加固新材料组件与管片协同承载性能机制。形成兼顾破坏模式、界面粘结和加固材料强度的包容性设计理论,提出安全、经济、合理的加固措施的技术标准,形成地铁盾构隧道结构加固技术企业标准。

场景2:盾构隧道结构加固技术研究。针对隧道变形以及施工工艺的特点,研究方便施工、可洞内同时多点施工,工效高、造价低的新型加固技术方案。通过试验手段,研究加固结构与管片协同承载性能机制,根据各城市地质情况的差异,提出适用于当地条件的运营地铁加固技术体系。对于复合腔体加固,小钢环加固,钢环加固,波纹钢板加固等工法研究模拟现场施工,利用激光扫描定位,超声波探测等技术,结合检测技术的反馈和实际情况对比,探索出适合地铁隧道内部的结构加固技术,确保加固效果达到设计要求。

场景3:盾构隧道(含大直径隧道)管片连接技术研究。盾构隧道管片螺栓连接是隧道结构的重要组成部分,其安全性和耐久性直接关系到隧道的使用寿命和运行安全。从安全性、耐久性两个方面对管片螺栓连接进行综合评价,并分析存在的问题。盾构隧道管片螺栓连接的安全性评价通过数值模拟,现场测量重点研究螺栓预紧力不足,螺栓疲劳损伤,腐蚀问题。耐久性评价采用长期检测,适应性评估的方法重点研究材料老化,振动疲劳等问题。聚焦盾构隧道领域,对盾构隧道管片C - T型连接件、DICC连接件以及快速接头等连接件系统展开综合评价。着重从安全性、耐久性以及拼装施工便捷性等维度进行深入分析。同时,探究连接件在抗震工况以及持续振动荷载作用下的力值衰减情况,在管片拼装方面,评估其对管片拼装精度提升的效果。基于研究内容,制定出科学合理、切实可行的技术标准。

场景4:盾构隧道防水及渗漏水整治研究。盾构隧道渗漏水问题较为常见,城市地下水位变化;周边施工引起水土流失导致的隧道变形;联络通道变形致使局部结构开裂;运营阶段隧道变形造成管片破损、开裂。受地下水土压力变化、结构沉降变形、盾构与现浇结构交界处结构刚度差异、隧道周边环境变化及振动等因素影响,盾构隧道裂缝进一步扩展,环纵缝张开量进一步加大,导致盾构隧道渗漏水问题不断加重;盾构隧道管片渗漏水以及道床脱空同样影响运营安全和结构长期耐久性。

场景5:大直径盾构隧道防火(含防火板)及密封技术研究。大直径盾构隧道防火(含防火板)及密封技术研究提升隧道消防安全,保障生命财产安全填补火灾蔓延路径:在隧道缝隙(如 管道穿墙孔、中隔墙接缝、烟道版拼缝,车道板拼缝等)中形成柔性防火屏障,有效阻止火焰、高温烟气和有毒气体的蔓延。延缓结构坍塌:通过保护承重结构免受高温破坏,为人员疏散和消防救援争取关键时间。推动绿色隧道与可持续发展节能降耗,优异的密封性减少空气渗透,提升隧道气密性。环保材料创新:开发低VOC、无卤阻燃、可生物降解的环保配方,减少对环境和施工人员的危害。长寿命设计:耐老化、耐候性延长维护周期,减少资源浪费。解决复杂工程痛点,提升隧道质量,适应动态变形:弹性设计可承受隧道热胀冷缩、沉降震动,避免开裂失效。多功能集成:兼具防火、密封、隔声、抗震、防水等功能。

场景6:隧道洞内、洞外新型注浆及新型装备技术研究。开发盾构隧道洞内可控式注浆的加固性能参数,研究隧道径向水泥土桩实施过程中,满足控沉和控椭变形协调要求,压力与泥浆回收定量可控式注浆工艺,解决不同工况条件下软土隧道加固变形协调难的技术难题。通过优化注浆加固设备,研发具有小型化,轻便化,高功率特点的作业设备,提高功效。结合病害情况与CTJS、N-jet技术作用机理,研究工法加固范围、桩位及角度布置、桩长、施作顺序、注浆分段压力、泥浆回收阈值、监测预警等技术,形成系统的设计方法。结合设备与材料,通过运营地铁示范应用,研发并优化施工组织、工序组合、施工节奏、效果检验等相关流程,形成高效、节能、性价比高、普适性好、具备推广应用价值的施工工法。

场景7:大直径盾构隧道内部结构连接及锚固技术研究。大直径盾构隧道内部结构连接及锚固技术研究是保障隧道承载稳定、应对大荷载(烟道板、多层车道)与复杂地质的核心,需兼顾连接可靠、洞内空间适配及高效耐久。重点研发装配式一体式连接件,核心用于烟道板支撑,可拓展至重型设备基础等大荷载部位,适用于市政、铁路、地铁越江隧道。同步优化植筋技术:针对潮湿环境与管片特性,采用低 VOC 高粘结植筋胶,配激光定位提精度,经拉拔及疲劳测试验证界面粘结,防长期振动脱粘,适配既有隧道改造,解决传统损伤大、周期长问题。研发定制预埋槽与锚栓体系:预制阶段集成预埋槽避后期钻孔损伤,锚栓双重防腐,扭矩控制预紧力,超声检测密实度,效率较传统螺栓提 40%,适用于管线支架等,适配多点施工。整体形成多元化体系,可依软土、富水等地质调参,为运营期隧道内部结构安全提供支撑。

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