編者按

近日，2022年度華夏建設(shè)科學(xué)技術(shù)獎獲獎項目名單揭曉，市住房城鄉(xiāng)建設(shè)管理委共有10項推薦項目獲獎。我們將陸續(xù)推出“華夏建設(shè)科學(xué)技術(shù)獎上海獲獎項目”系列報道，帶您領(lǐng)略上海住房和城鄉(xiāng)建設(shè)行業(yè)的最新科技成果。

今天，住建君為您介紹一等獎項目

復(fù)雜環(huán)境超長超大頂管工程

成套施工裝備與技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用

頂管法是一種地下工程非開挖施工技術(shù)，不同于盾構(gòu)拼裝管節(jié)，頂管是整根管節(jié)逐節(jié)推進(jìn)，具有結(jié)構(gòu)整體性強的優(yōu)勢。頂管被廣泛應(yīng)用于原水管道、污水干線、地下交通等工程建設(shè)，與人民日常生活中“食”“住”“行”息息相關(guān)。

近年來，隨著城市化快速發(fā)展和人們對高品質(zhì)生活需求的提升，頂管工程呈現(xiàn)出圓形頂管單次頂進(jìn)距離越來越長、矩形頂管斷面越來越大的發(fā)展趨勢，面臨以下技術(shù)難題：

1

頂管頂力隨推進(jìn)距離的增加而逐步增加，周圍土體持續(xù)經(jīng)歷反復(fù)加載、卸載狀態(tài)，管節(jié)與土體相互作用三維應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，目前分析理論還不完善、設(shè)計計算偏差大；

2

超長穿越距離和超大頂進(jìn)斷面使得頂管工程中遇到的地質(zhì)條件更為復(fù)雜，長距離頂管土層縱向軟硬不均，大斷面頂管土層上下軟硬不均，對掘進(jìn)設(shè)備的地層適應(yīng)性要求更高；

3

頂管對土體的切削擠壓會造成土層變形，長距離頂進(jìn)持續(xù)時間長，大斷面頂進(jìn)的影響范圍廣，頂管施工糾偏也會加劇土體擾動。在城市核心區(qū)，地下管線密布、地面交通復(fù)雜、地上建筑林立，這些敏感環(huán)境的變形控制要求高，對頂管施工控制提出了更高要求。

針對以上技術(shù)難題，項目聯(lián)合1家設(shè)計院，2家高校和3家施工單位基于10余項國家和省部級科研項目，開展產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，歷時15年，在復(fù)雜環(huán)境超長距離、超大斷面頂管工程方面取得了系列創(chuàng)新性成果。

主要完成單位：上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司、上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院（集團(tuán)）有限公司、上海交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、中鐵隧道局集團(tuán)有限公司、上海隧道工程有限公司。

系列創(chuàng)新性成果

分析理論與設(shè)計方法建立

針對動態(tài)頂力作用下土體三維應(yīng)力路徑復(fù)雜的問題，提出了考慮應(yīng)力歷史的，顆粒間應(yīng)變臨界狀態(tài)本構(gòu)模型，建立了基于動態(tài)頂力作用和管土水耦合效應(yīng)的理論分析方法，揭示了頂管施工全過程的土體應(yīng)力與孔壓響應(yīng)演化規(guī)律。

針對長距離圓形頂管設(shè)計中未考慮復(fù)雜動態(tài)應(yīng)力的問題，系統(tǒng)開展了105組數(shù)值分析和現(xiàn)場試驗，提出了適用于長距離圓形頂管的實用計算方法，并納入規(guī)范。應(yīng)用于國內(nèi)首條4m直徑長距離混凝土頂管，管節(jié)壁厚優(yōu)化減少20%。