【项目名称】复杂环境下城市轨道交通建设关键技术及应用 【推荐奖种】2016年度国家科技进步奖一等奖 【推荐单位意见】
中国土木工程学会推荐意见：本项目成果是由国家、省部及结合重大工程建设相关研究计划的成果构成，针对高速建设和复杂环境带来的施工困难、安全风险、建设管理等问题，解决了地铁近接穿越复杂环境的系列施工技术难题，建立了基于全生命周期安全风险控制的建设管理系统方法和标准，并在全国40个城市的轨道交通建设中得以应用。在大直径泥水盾构穿越高水压、强透水、卵砾石地层中安全快速施工技术、地铁紧接穿越既有运营地铁隧道、穿越既有建筑技术及全过程建设风险管控理论和方法方面达到国际领先水平。
【项目简介】
我国城市轨道交通建设规模与速度世界罕见，建设环境日趋复杂。地铁线路穿越既有运营隧道、既有建（构）筑物；下穿江河；穿越富水、软硬不均、卵石地层等复杂环境成为地铁建设的“新常态”。针对高速建设和复杂环境带来的施工困难、安全风险、建设管理等问题，课题组历经7年系统研究，解决了地铁近接穿越复杂环境的系列施工技术难题，建立了基于全生命周期安全风险控制的建设管理系统方法和标准，为全国近40个城市的轨道交通安全高效建设提供了技术支撑。
一、建立了地铁线路穿越既有运营隧道、建（构）筑物，穿越江河、富水软硬不均地层、卵漂石地层等复杂地质条件下的施工关键技术
1、针对各种复杂地质条件下盾构近接既有运营隧道施工，研发了人机联动、建设运营联动以及安全预警全社会联动的多层次全方位动态实时监控技术与智能决策系统，建立了盾构下穿既有运营隧道的“测（综合监测）—决（智能决策系统）—人（盾构操作手）—机（盾构推进）—控（运营隧道）”五位一体的智能化快速联动安全施工控制技术；研发了采用各种注浆方式和工艺的控制下穿运营隧道位移和复位的辅助技术，实现了空间交叉隧道结构的长期稳定；创新了调节盾构土仓压力控制开挖面稳定技术，探明了既有线变形发生、发展
规律及特征。
2、针对地铁盾构隧道穿越高水压、卵砾石、富水地层的诸多难题，开发大直径盾构刀盘刀具配置设计方法及装备，常压换刀工艺和管片止水技术，创新水泥土改良抑制冻胀融沉的冻结法新技术和液氮冻结更换盾尾刷技术。
3、建立盾构穿越重要建筑物的基于考虑复杂应力路径的小应变硬化模型等三维变形预测分析方法，提出适用于盾构穿越全过程的五阶段控制流程，建立考虑既有建筑的盾构穿越扰动双控标准，提出两级预警、分阶段评估与保护的控制措施。
二、建立了基于安全风险控制的全生命周期建设管理系统方法
4、基于复杂环境的地下工程施工风险，结合穿越既有运营隧道、建（构）筑物，江河湖泊的工程实践，建立轨道交通风险管控技术体系，编制《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》，提出的按建设阶段进行动态性、连续性、及时性的风险管理方法达到国际领先水平。
5、针对多项目群同步建设、系统接口繁杂等问题，构建多项目群数字化建设管理方法，编制《城市轨道交通建设项目管理规范》，创造性提出全寿命成本控制、网络化建设及全过程实施安全与风险动态控制方法及标准，建设的南京地铁一号线造价3.9亿元/公里为国内同期水平最低。
6、创建PPP投融资模式并实施国内首个轨道交通项目，为大规模建设提供资金保障。北京地铁4号线节省融资成本约98亿元，被列为财政部轨道交通PPP的示范项目，为政府大力推进PPP融资方式奠定了理论和实践基础。
三、创建了城市轨道交通技术评估体系及推广平台。49项成果在全国40个城市的轨道交通建设中应用。课题获国家发明专利3项、实用新型专利5项，出版专著9部，形成国家和行业标准5项，产生显著的经济和社会效益。为中国建设技术栖身世界强国奠定坚实基础。
【客观评价】
本项目成果是由国家、省部及结合重大工程建设相关研究计划的成果构成，相关第三方评价如下：
（一）、成果鉴定
(1) 住房和城乡建设部成立由院士专家组成的专家组对“十一五”国家科
技支撑计划重点项目“新型城市轨道交通技术”课题一“城市轨道交通技术发展和创新体系研究与示范”的验收意见（旁证：附件 ）：1）课题组首次提出了从政府监管、投融资、建设管理和运营管理各环节的轨道交通可持续发展系列政策和规范性文件。对我国轨道交通行业管理的政策完善和规范化运作具有积极的指导意义。2）首次系统提出《2020城市轨道交通技术发展纲要建议》，提出了二十多个专业和十三个重点综合技术领域的技术发展方向及重点研发的前沿理论和核心技术。3)研究成果在全国建设轨道交通的城市推广应用，取得了显著的经济效益和社会效益。
（2）王梦恕院士等组成的专家组对《南京地铁大直径（11.2m）盾构隧道穿越长江关键技术研究》的验证意见（旁证：附件 ）：课题创立了高水压、强透水、卵砾石地层中大直径泥水盾构安全快速施工关键技术，解决了盾构独头一次掘进施工的世界性技术难题，创造了单月日平均最大掘进21.2米的世界纪录。提升了我国在大直径地铁过江盾构隧道施工领域的领先地位，在穿越全断面卵石地层技术方面成果达到了国际领先水平。
（3）王梦恕院士等组成的专家组对《复杂条件下盾构下穿既有地铁运营隧道安全控制关键技术研究》的验证意见（旁证：附件 ）：课题创建了近距离（0.5-3.0m）、小角度（0-25°）双线盾构小半径曲线隧道穿越地铁线网中重大安全控制节点的安全运营控制综合技术体系、施工安全控制体系和安全应急预控体系，实现了运营车辆不减速，确保了下穿难度极大的施工、运营的绝对安全。成果总体上达到了国际先进水平。
(4) 住房和城乡建设部标准定额司组织专家对中国土木工程学会和北京城建设计研究总院有限责任公司主编的国家标准《城市轨道交通建设项目管理规范》（以下简称《规范》）的验收意见（旁证：附件 ）：1）《规范》明确了城市轨道交通建设项目管理的特点和总体管理原则，定义了建设项目管理术语，规定了城市轨道交通的项目组织管理、合同管理、勘测设计管理、投资管理、质量管理、技术管理、采购管理、进度管理、监理管理、施工管理、安全管理、建设风险管理、接口管理、信息管理、系统联调与试运行管理、建设项目竣工及移交管理、BT工程建设项目管理等17个方面的基本原则和标准。2）首次编制了我国城市轨道交通建设项目管理规范，具有很强的指导性、实用性和操作
性，填补了国内空白。《规范》将对当前我国大规模、快速发展轨道交通建设，具有重要的指导作用。3）《规范》在全寿命成本控制、安全环保、资源节约、网络化建设等理念，以及全过程实施安全与风险动态管理等方面有创新，总体上达到了国际先进水平。
(5) 住房和城乡建设部标准定额司组织专家对中国土木工程学会和同济大学主编的国家标准《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》（以下简称《规范》）的验收意见（旁证：附件 ）：1）：《规范》定义了风险管理术语；系统分析了工程风险辨识方法、多种风险损失类别，建立了风险评估等级标准；明确了城市轨道交通地下工程建设过程中，不同工程管理阶段各参与单位的风险管理目标、管理内容、职责和对策；列出了工程各阶段的风险评估报告编制内容和管理流程等。《规范》内容比较全面，各阶段责任明确、实用性强。2）首次编制了我国城市轨道交通地下工程建设风险管理规范，具有很强的指导性，填补了国内空白。总体上达到了国际先进水平，其中按建设阶段进行动态性、连续性、及时性风险管理达到国际领先水平。
（6）南京市科学技术委员会组织王景全院士等组成的专家组对《城市轨道交通建设安全风险管控体系研究》的验证意见（旁证：附件 ）：1）建立贯穿于城市轨道交通工程建设全过程的风险管理制度和技术标准体系，成果已纳入《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》（GB50652-2011）。2）建立了城市轨道交通工程安全风险评价的方法与手段，为施工安全风险监控、预警、报警、应急救援和处置提供了技术支撑。3）在安全管理信息系统平台构建中，创新性地融合了云计算、物联网、地理地质信息系统等信息技术，实现了对明挖、矿山、盾构等工法的安全风险技术分析、实时监测、综合预警和即时响应功能。
（二）社会评价及国际评价
（1）北京地铁4号线PPP项目被列为财政部轨道交通PPP的示范项目【旁证:附件 】：北京地铁4号线已北京地铁4号线PPP项目是我国城市轨道交通行业第一个正式批复实施的特许经营项目，是国内第一个利用外资、引入私营部门运作的地铁项目，为目前基础设施投融资体制改革，政府大力推进PPP融资方式奠定了理论和实践基础。
【推广应用情况】
项目提出多项我国城市轨道交通可持续发展系列指南，成果纳入3本规范，形成对3个部门规章的政策支持；项目投融资、建设、运营管理及关键技术等研究成果在全国在建轨道交通的40个城市推广应用，取得显著经济效益和社会效益；构建的标准体系和安全风险管控体系，保证了大规模建设的安全控制，实现了行业技术标准协调统一，为建设重大装备国产化、标准化、系列化、产业化奠定基础。规范了行业发展，引领了行业技术进步。
【主要知识产权证明目录】
知识序产权号 类别 发明1 专利 知识产权国家 具体名称 （地区） 一种盾构机盾尾密封装置的使用方法 一种实现盾构机常压开舱的土体加固方法 浅埋洞室的开挖方法 一种用于富集大粒径漂石地层的盾构刀盘 一种盾构机用重型撕裂刀 一种拓展EPB盾构机刀盘适用软弱地层的装置 新型双液注浆混合器 一种盾构机皮带刮泥系统 授权号 授权日期 证书 编号 权利人 广东水电二局股份有限公司 发明人 专利有效状态 中国 ZL 2008 1 0026474.8 2009年12月23日 583728 林世友，潘发展 已应用 发明2 专利 中国 ZL 2011 1 0067636.4 2013年1月23日 广东水电二1128288 局股份有限公司 丁仕辉，阳争荣，王松茂，金永就 已应用 3 专利 发明中国 ZL200410054222.8 2009年8月26日 541133 同济大学 丁文其、朱合华、陶履彬、杨林德、夏才初、已应用 李晓军、俞登华、王晓形 桂轶雄，王良，已应用 李文峰 实用4 新型专利 实用5 新型专利 中国 ZL 2013 2 0016794.1 2013年1月 北京城建集3258283 团有限责任公司 北京城建集2763282 团有限责任公司 中国 ZL 2012 2 0293261.3 2012年6月 李伟，王良，桂轶雄，商啸闵，已应用 陈晓峰，王汉章 实用6 新型专利 实用7 新型专利 实用8 新型专利 中国 ZL 2010 2 0281695.2 2010年12月8日 1619814 林辉 林辉，魏志云，已应用 吴文彪，温彦杰 中国 ZL 2010 2 0281705.2 2010年12月8日 1619815 林辉 魏志云，林辉，已应用 温彦杰，吴文彪 林辉，陈乔松，王小文，李世已应用 桂，郑勇，吴文彪，温彦杰 中国 ZL 2011 2 0146661.7 2011年11月16日 广东水电二2002655 局股份有限公司 【主要完成人情况】
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 姓名 佘才高 张雁 陈湘生 行政职务 董事长 常务理事 总工程师 技术职称 正高级 研究员 工作单位 项目贡献 南京地铁集团有限公司 创新点2，工程应用 中国土木工程学会 北京城建设计发展集团股份有限公司 同济大学 北京市基础设施投资有限公司 深圳地铁集团有限公司 北京交通大学 北京城建设计发展集团股份有限公司 南京地铁集团有限公司 总体协调，创新点4 总体协调，创新点5，推广应用 创新点3 创新点6 创新点1 创新点1 教授级高工 深圳地铁集团有限公司 创新点1，工程应用 冯爱军 副总工程师 教授级高工 丁文其 郝伟亚 黄力平 袁大军 副系主任 总经理、党委副书记 副总经理 副主任 教授 高级经济师 教授级高级工程师 教授 正高级 教授级高工 正高级 教授级高工 许巧祥 副总工程师 王良 副总经理 南京地铁集团有限公司 创新点2，推广应用 创新点1，工程应用 创新点2 创新点5，推广应用 创新点2 创新难点6 杨树才 副总工程师 王汉军 总经理 北京城建设计发展集团股份有限公司 中铁十四局集团股份有杨明金 项目总工 教授级高工 限公司 北京市基础设施投资有任宇航 部门总经理 高级经济师 限公司 【主要完成单位及创新推广贡献】
1、北京城建设计发展集团股份有限公司，是“十一五”国家科技支撑计划课题“城市轨道交通技术发展和创新体系研究与示范” (2006BAG02B01)的实施牵头单位。编制完成《城市轨道交通项目管理规范》和《城市轨道交通技术发展纲要（2010-2015）》，发明了“富水富含大粒径漂石复杂地层盾构隧道施工”的国家级工法，建立了城市轨道交通新技术评估指标体系及成果共享平台，构建了技术创新推广机制，推动了项目整体成果在全国40个城市的应用与推广。
2、南京地铁集团有限公司，攻克地铁盾构隧道穿越高水压、卵砾石、富水地层的诸多难题，关键技术应用。
3深圳市地铁集团公司，建立近距离、小半径穿越既有运营线路的安全控制
体系。
4中国土木工程学会，是“十一五”国家科技支撑计划课题“城市轨道交通技术发展和创新体系研究与示范” (2006BAG02B01)的组织单位。编制《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》。项目总体协调， 技术推广。
5北京市基础设施投资有限公司，提出PPP、“股权融资+特许经营”的复合型投融资模式，并在北京地铁4号线、14号线、16号线成功运用，累计节省投融资成本188亿元。
6北京交通大学，建立近距离、小半径穿越既有运营线路的安全控制体系。 7同济大学，建立地铁穿越既有建筑安全控制体系。
8广东水电二局股份有限公司，建立近距离、小半径穿越既有运营线路的安全控制体系。
9中铁十四局集团有限公司，攻克地铁盾构隧道穿越高水压、卵砾石、富水地层的诸多难题，关键技术应用。
10中铁二局股份有限公司，建立近距离、小半径穿越既有运营线路的安全控制体系。
【完成人合作关系说明】
自2006年10月至2012年12月，中国土木工程学会及其轨道交通技术委员会牵头组织实施了“十一五”国家科技支撑计划课题“城市轨道交通技术发展和创新体系研究与示范”(2006BAG02B01)及住建部关于城市轨道交通建设安全的专项课题，并在近几年的工程中得以广泛推广应用。课题组由行业内建设、设计、施工和科研单位承担，项目的主要完成人均是课题承担单位的主要负责人与技术的实施负责人。
课题研究成果形成了《城市轨道交通建设管理规范》、《城市轨道交通地下工程风险管理规范》，并形成系列推广技术，在南京、深圳、北京、上海等地铁建设中得以应用与深化。
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