我校参加成果申报2018年度辽宁省科学技术奖的公示

     发布日期:2018-05-15 阅读次数:

       我校参加完成的“复杂环境特大跨度隧道设计理论及安全管控技术”项目申报2018年度辽宁省科学技术奖,特进行公示。公示期:2018年5月15日至2018年5月21日,公示内容见附件。公示期内如对公示内容有异议,请您向科技处反映。根据相关要求,为了便于核实、查证,确保实事求是、公正地处理异议,提出异议的单位或者个人,应当表明真实身份,凡匿名异议和超出期限的异议一般不予受理。联系人及联系电话:何笑冬,51688552。

       特此公示。

北京交通大学科技处

2018年5月15日

附件:

项目名称

复杂环境特大跨度隧道设计理论及安全管控技术

 

提名者

大连市科技局

 

提名意见

我单位认真审阅了该项目提名书及附件材料,确认全部材料真实有效,相关栏目符合填写要求。按照要求,我单位和完成人所在单位都已对该项目进行了公示,目前无异议。该项目提出了特大跨度隧道合理的断面结构型式和“索喷锚联合支护”新型支护体系;建立了适合复杂环境特大跨度隧道的施工工法和爆破振动控制方法;构建了多系统集成的隧道建设风险管控平台;形成了指导复杂环境特大跨度隧道设计和施工的理论体系。该项目成果丰富、系统、原创性突出,已在大连、沈阳、北京、武汉等省内外城市的市政、地铁、电力、铁路、公路等隧道工程中获得应用,近三年新增利润约2.4亿元,产生了巨大的社会经济效益,并具有广阔的应用前景。对照省科学技术进步奖授奖条件,提名该项目为2018年度辽宁省科学技术进步奖一等奖。

 

项目简介

本项目依托工程莲花山隧道作为大连市南部滨海大道的控制性工程,是大连市城建史上最复杂的城市山体隧道,无论从隧道的规模、复杂程度还是设计和施工方案均在国内同类隧道工程中处于领先地位。隧道长3公里,是全国最长的城市山体隧道;最大断面开挖宽度22.5米,是全国最宽的城市山体隧道;结构形式十分复杂,包含特大跨度断面、分岔、立体交叉、连拱、小净距等结构,并受周边环境的制约,隧道沿线下穿道路、楼房、既有隧道及十余处防空洞群,是全国施工难度最为复杂的城市山体隧道。以上每一个特点,都是重要的风险源,以往的城市山体隧道往往包含一个或很少的几个风险源,但是莲花山隧道项目重大风险源有十处之多,每一个风险源都是在项目设计中需要重点解决的重难点。针对莲花山隧道所带来的一系列工程技术难题,大连理工大学牵头成立课题组,联合多个高校及国有企业,以大连市莲花山隧道为主要工程载体,以设计理论-施工控制-平台开发-推广应用为研究主线,展开5年多的科研攻关及实践研究。

针对依托工程开挖跨度大、围岩软弱、周边环境复杂等特点,为解决开挖成洞难、施工风险高的技术难题,采用工程类比、数值模拟、模型实验和现场测试等方法,开展了复杂环境特大跨度隧道围岩稳定性、深浅埋分界、围岩压力、支护结构选型、施工工法、施工工艺及爆破振动控制等研究,提出了特大跨度隧道合理的断面结构型式和“索喷锚联合支护”新型支护体系,建立了适合复杂环境特大跨度隧道的施工工法和爆破振动控制方法,构建了多系统集成的隧道建设风险管控平台,进而形成了指导复杂环境特大跨度隧道设计和施工的理论体系。

大连市莲花山隧道位于大连市白云山风景区,周边有国家首批AAAA级景区大连市森林动物园、国家科普教育基地、以及辽宁省老干部疗养院。本项目系列关键技术的开发也紧密围绕环境保护进行的。其中,提出的“索喷锚联合支护”新型支护体系,大幅减少了建筑用料,既节约成本,又避免占用绿地;提出的爆破振动控制标准和分段微差非对称爆破控制方法,既能有效降低爆破振动,避免爆破振动对周边疗养院老干部和动物园动物的影响,还能有效控制粉尘,避免扬尘污染环境,有效保护了风景区环境。

本项目共取得授权发明专利16项,软件著作权15项,国家级与省级工法3项,公开发表学术论文40余篇(SCI收录12篇),出版专著2部,参与编写地方标准1本,培养了大批研究生及优秀工程技术骨干。

 

客观评价

2018年3月24日,国网辽宁省电力有限公司学术委员会在大连组织召开了“复杂环境特大跨度隧道设计理论及安全管控技术”项目科技成果评价会,专家组认真听取了项目组所作的工作报告、技术报告、用户报告,查新报告,审查了技术资料,经质询和讨论,形成评价意见如下:

一、该项目提供的技术资料齐全、翔实,符合科技成果评价要求。

二、该项目提出了修建特大跨度复杂隧道的索喷锚支护新设计理念及方法,解决了复杂环境特大跨度隧道建设的关键技术难题。通过项目工程化应用,在城市地面建筑密集、防空洞密布、地下空间狭小的复杂环境中成功修建了集特大跨度、分岔、小净距、立体交叉等多种结构型式为一体的大型城市隧道,降低了施工风险,为断面、空间转换的多样化提供了理论支撑及技术依据。

项目取得了如下创新性成果:

(1)提出了适合特大跨度隧道合理的断面结构型式。给出了隧道衬砌结构合理的扁平率范围;基于拓扑理论开发了隧道结构智能优化设计软件,系统解决了特大跨度隧道结构选型难题。

(2)建立了复杂环境特大跨度隧道的新型支护体系。基于“以索代撑”的支护设计理念,提出了“索喷锚联合支护”新型支护体系,降低了支护体系转换过程中的施工风险,解决了开挖成洞的关键技术。

(3)提出了针对复杂隧道的分段微差非对称爆破技术。通过对爆破安全振动关键点的控制和影响范围的分级,解决了隧道爆破振动对城市环境影响的难题。

(4)建立了多系统集成的特大跨度复杂隧道建设风险管控技术。采用光纤监测技术、贝叶斯网络、大数据平台和信息融合等技术,研发了隧道建设风险管控平台,实现了隧道建设全过程的安全管控。

综上所述,专家组一致认为:

本项目技术难度大、创新性强,应用效果显著,具有广泛的推广应用前景。项目成果整体达到国际先进水平。

 

推广应用情况

本项目成果已在大连市莲花山隧道、大连玉华变电站地下工程、大连地铁、沈阳地铁等省内相关领域重点民生工程中应用,并推广到北京地铁、武汉地铁、成昆、成贵、兰渝铁路、莞惠城际等一系列重大工程中应用,新增产值约14.6亿元,新增利润约2.4亿元,且成果在持续推广应用中,显著提升了我国复杂环境特大跨度隧道建设技术创新水平。

 

主要知识产权证明目录(不超过10件)

 

知识产权类别

知识产权具体名称

国家

(地区)

授权号

授权日期

证书编号

权利人

发明人

发明专利有效状态

计算机软件著作权

基于拓扑原理的隧道支护结构智能优化设计软件

中国

2018SR172006

2018.3.15

2501101

王峥峥

王建新

房倩

彭琦

王峥峥

王建新

房倩

彭琦

有效

国际期刊论文

Analysis of the displacement increment induced by removing temporary linings and corresponding countermeasures

Tunnelling and Underground Space Technology

2018, 73: 236-243

2018.3

SCI检索号:000425081900021

西南交通大学

大连理工大学

章慧健

王峥峥

卢锋,徐光耀

仇文革

有效

计算机软件著作权

复杂隧道分段微差非对称爆破智能优化设计平台

中国

2018SR278530

2018.4.24

2607625

大连理工大学

国网辽宁省电力有限公司大连供电公司

王峥峥

闫鸿浩

王如伟

吴港

林荣斌

姜殿科

有效

计算机软件著作权

多系统集成的复杂隧道施工风险智能管控平台

中国

2018SR246736

2018.4.12

2575831

大连理工大学

西南交通大学

中铁十一局集团有限公司

王峥峥

章慧健

孙克国

吴占瑞

有效

国际期刊论文

Fuzzy Comprehensive Bayesian Network-Based Safety Risk Assessment for Metro Construction Projects

Tunnelling and Underground Space Technology

2017, 70: 330-342

2017.11

SCI检索号:000415776300029

大连理工大学

王峥峥

陈晨

有效

发明专利

一种炮孔内炸药爆轰压力的测量方法

中国

ZL 201510401948.2

2018.02.16

2821031

大连理工大学

李晓杰

王小红

闫鸿浩王宇新

孙明

王亚鹏

有效

计算机软件著作权

隧道施工爆破环境效应智能评判系统与分区防控平台

中国

2018SR164281

2018.3.13

2493376

大连理工大学

王峥峥

闫鸿浩

有效

发明专利

一种控制暗挖大跨地铁车站围岩变形的施工方法

中国

ZL 201410563406.0

2016.08.24

2206042

西南交通大学

孙克国

仇文革

许炜萍

有效

发明专利

反恐微差控爆破除障碍物方法

中国

ZL 201010183547.1

2016.04.06

2018472

大连理工大学

闫鸿浩

李晓杰

王立鹤

有效

专著

城市浅埋隧道爆破原理及设计

中国建筑工业出版社

9787112152186

2013.04

9787112152186

大连理工大学

闫鸿浩

王小红

 

完成人情况

摘自辽宁省科技进步奖提名书中“主要完成人情况表”中姓名、排名、行政职务、技术职称、工作单位、完成单位、对本项目贡献。

王峥峥,排名第1,副教授,大连理工大学,项目总负责。负责方案实施及技术指导,提炼项目研究重点及创新点,解决方案实施中的关键技术难题。提出了“索喷锚联合支护”新型支护体系,开发了隧道支护结构智能优化设计软件,研发了隧道建设风险管控平台。

闫鸿浩,排名第2,教授,大连理工大学,负责爆破振动分析与控制研究。针对特大跨度复杂隧道,提出了爆破控制标准,对影响范围进行了分级,进而提出了分段微差非对称爆破控制技术。

王如伟,排名第3,高工,国网辽宁省电力有限公司大连供电公司,负责现场技术与方案落实。参与研发了复杂隧道分段微差非对称爆破智能优化设计平台;结合应用工程,采用研发的隧道建设风险管控平台,分析了地质复杂、沿线周边环境复杂、穿越运营地铁、煤气管道、经营商场等风险源,提出了爆破理论必须和开挖方法相结合的理念,高效穿越风险点。

房倩,排名第4,教授,北京交通大学,负责隧道断面优化与拓扑分析,协助软件开发。

章慧健,排名第5,副教授,西南交通大学,负责索喷锚联合支护体系的理论分析。建立了拆除临时支撑的受力体系转换风险与对策分级系统;参与开发了索喷锚联合支护参数化设计与智能优化软件及多系统集成的复杂隧道施工风险智能管控平台。

吴港,排名第6,高工,国网辽宁省电力有限公司大连供电公司,负责现场技术。参与研发了复杂隧道分段微差非对称爆破智能优化设计平台;总结和分析软弱地层浅埋大跨隧道施工中的建(构)筑物综合保护技术,通过多种方法结合使用,保证隧道周围既有结构的安全和正常使用。

林荣斌,排名第7,高工,国网辽宁省电力有限公司大连供电公司,参与研发了复杂隧道分段微差非对称爆破智能优化设计平台。

姜殿科,排名第8,工程师,国网辽宁省电力有限公司大连供电公司,参与研发了复杂隧道分段微差非对称爆破智能优化设计平台。

孙克国,排名第9,副教授,西南交通大学,负责索喷锚联合支护体系的数值分析;参与开发了索喷锚联合支护参数化设计与智能优化软件及多系统集成的复杂隧道施工风险智能管控平台,在软件测试方面做出贡献。

吴占瑞,排名第10,高工,中铁十一局集团有限公司,参与课题的研发、试验数据的处理及监控量测数据比选,在项目技术研发过程中,通过对工法关键技术研究,获得了相关的省部级及国家级工法;参与开发了多系统集成的复杂隧道施工风险智能管控平台,并进行了现场测试与应用。

李兴盛,排名第11,工程师,中铁一局集团第二工程有限公司,负责施工工法的研究及应用,并进行现场测试,验证施工工法的可行性与可靠性。

 

完成单位

及创新推广贡献

大连理工大学:1、提出项目研究计划,确定研究重点及创新点。复杂总体方案的实施、协调和监控;2、为项目顺利开展提供必要的软硬件设施。其中,为隧道施工过程分析的模型试验提供科研设备、试验场地及配套人员;为隧道三维数值模拟提供高性能计算机和工作站;3、组织专家论证,解决方案实施过程中遇到的各种关键技术难题;4、结合项目实施,培养研究生。

国网辽宁省电力有限公司大连供电公司:1、项目的提出。与合作单位共同完成研究方案、技术路线的制定及实施;2、参与研发了多系统集成的高风险隧道管控平台;3、总结和分析软弱地层浅埋大跨隧道施工中的建(构)筑物综合保护技术,通过多种方法结合使用,保证新建隧道周围结构的安全使用;对爆破振动指标给出更加合理的控制指标,尤其对地下管线,依据该指标控制,达到了良好效果;坚守单段药量最小化方向,依据市场配备通用的第1系列毫秒导爆管雷管延时特性,计算重炮概率,实现孔内外综合微差方式控制爆破振动;4、推广项目成果在大连供电公司雁水~玉华线路工程中的应用,提升隧道施工的先进性及安全性。

北京交通大学:1、参与编制研究大纲和实施方案;2、参与研发了隧道支护结构智能优化设计软件;3、参与理论分析和数值模拟计算工作;4、参与部分模型试验、现场试验工作;5、参与技术报告撰写;6、结合项目实施,培养研究生。

西南交通大学:1、参与编制研究大纲和实施方案;2、参与研发了索喷锚联合支护参数化设计与智能优化软件和多系统集成的高风险隧道管控平台;3、负责理论分析和数值模拟计算工作;4、参与部分模型试验、现场试验工作;5、参与技术报告撰写;6、结合项目实施,培养研究生。

中铁十一局集团有限公司:1、与合作单位共同完成研究方案、技术路线的制定及实施;2、解决项目实施过程中的关键技术难题,进行技术方案论证及优化;3、参与研发了多系统集成的高风险隧道管控平台;4、课题成果推广应用,推广到大连地铁、沈阳地铁、北京地铁、武汉地铁、成昆、成贵、兰渝铁路、莞惠城际等一系列重大工程中应用,为项目经济、社会效益作出贡献;5、落实项目人员开展科研所需的部分经费、科研设备,结合项目实施,培养了大批优秀的工程技术人员,为项目顺利实施开展提供保障。

中铁一局集团第二工程有限公司:1、与合作单位共同完成研究方案、技术路线的制定及实施;2、参与研发了多系统集成的高风险隧道管控平台,在平台测试方面做出贡献;3、结合隧道实际工程,开展爆破振动现场测试工作;4、项目成果推广应用,包括大连市莲花山隧道工程、以及大连地铁2号线、沈阳地铁4号线等大跨度地铁暗挖车站工程。

 

完成人合作关系说明

1、第1完成单位(大连理工大学)与第2完成单位(国网辽宁省电力有限公司大连供电公司)合作开发了复杂隧道分段微差非对称爆破智能优化设计平台,主要参与人有王峥峥、闫鸿浩、王如伟、吴港、林荣斌、姜殿科。

2、第1完成单位(大连理工大学)与第2完成单位(国网辽宁省电力有限公司大连供电公司)合作立项,开展“基于城镇化的特大跨度复杂隧道设计理论体系及系列应用”研究,主要参与人有王峥峥、闫鸿浩、王如伟、吴港、林荣斌、姜殿科。

3、第1完成单位(大连理工大学)与第4完成人(北京交通大学)合作开发了隧道支护结构智能优化设计软件,主要参与人为王峥峥、房倩。

4、第1完成人(王峥峥)与第5完成人(章慧健)共同署名合作发表了隧道领域国际权威期刊SCI论文:Zhang HJ(章慧健,第一作者), Wang ZZ(王峥峥,通讯作者), Lu F, Xu GY, Qiu WG. Analysis of the displacement increment induced by removing temporary linings and corresponding countermeasures. Tunnelling and Underground Space Technology, 2018, 73: 236-243。

5、第1完成单位(大连理工大学)与第4完成单位(西南交通大学)、第5完成单位(中铁十一局集团有限公司)合作开发了多系统集成的复杂隧道施工风险智能管控平台,主要参与人有王峥峥、章慧健、孙克国、吴占瑞。

6、第1完成单位(大连理工大学)与第6完成单位(中铁一局集团第二工程有限公司)合作立项,开展《复杂环境特大跨度隧道爆破振动分析与控制》研究,主要参与人有王峥峥、闫鸿浩、李兴盛。