2024年1月19日，深圳地铁12号线二期工程沙三站实现了超大断面矩形顶管暗挖车站的全面贯通，这一里程碑事件标志着由深圳大学土木与交通工程学院及未来地下城市研究院陈湘生院士领衔的广东省重点专项项目“繁华城区地铁暗挖车站关键技术”，取得了城市轨道交通建设领域的历史性突破。这也是超大断面组合式矩形顶管密贴施工技术在全世界范围内的首次成功实践，填补了我国在机械化地铁暗挖车站施工方面的重要空白，对地铁车站建造的发展史具有重要的里程碑意义。
（图 1 世界最大断面矩形顶管接收仪式）
广东省重点领域研发计划“现代工程技术”重点专项“繁华城区地铁暗挖车站关键技术”项目由中国工程院院士、深圳大学土木与交通工程学院院长陈湘生担任项目负责人，深圳市地铁集团有限公司作为牵头单位，联合深圳大学、深圳市市政设计研究院有限公司、中电建南方建设投资有限公司、中国水利水电第十一工程局有限公司、中铁工程装备集团有限公司、铁科院（深圳）研究设计院有限公司、广州金土岩土工程技术有限公司、中国铁建重工集团股份有限公司和南京派光智慧感知信息技术有限公司等单位，系统地探索地铁车站绿色高效智能化的机械化暗挖施工技术。
（图 2 沙三站双洞顺利贯通）
背景与挑战
沙三站位于帝堂路与沙井路交叉路口，是一个地下二层岛式站台车站。车站位于城市繁华区域，周围建筑物众多，车站所在区域的土质较为疏松，地下水资源充沛，站址下方还存在一处埋深4.2米的新建暗涵。车站采用单柱双跨框架结构，总长为208米，标准段宽度为23米。如果采用传统的明挖施工技术，将面临着交通疏解难度巨大的挑战，需要进行大量的建筑物改迁，投入大量劳动力，同时还面临着高工程风险、长建设周期和复杂的施工条件等一系列重大难题。
（图 3 陈湘生院士接受新闻记者采访）
创新点
为了应对上述挑战，陈湘生院士带领研究团队展开了协同攻关。在理论方面，提出了机械化暗挖地铁车站的全套设计理论和方法，揭示了多洞组合顶管管片及车站结构体系转换的力学特征，并建立了暗挖地铁车站施工风险综合评估体系。在技术方面，重点突破了新型暗挖施工装备及配套施工等关键技术，研发了世界上最大断面（宽11.29米、高13.55米）的矩形顶管机——"大禹掘进号"。该机采用多刀盘和多螺旋机的组合布置方式，通过多台刀盘和螺旋机的协同作业，开创性地实现了超高掌子面水土压力平衡和左右两次零间隙施工装备技术的重大突破。同时，还建立了微台阶、浅覆土、大断面、零间隙的开挖施工成套技术，攻克了超大断面管节拼装、下穿地下箱涵变形控制、左右线密贴施工隧道线型控制、地表沉降控制等一系列重大技术难题，确保了车站施工的安全和高效。
（图 4 大禹掘进号出洞时的场景）
同时，研究团队还建立了融合多源感知技术的车站建设-运维全生命周期智能监测系统。通过信息化智能管理平台，实现了具备信息化管理、风险评估与智能预警等功能的全过程实时信息化智能监控与管理，形成了繁华城区地铁暗挖车站施工成套技术。这一系统为车站建设与后期运维提供了全面的智能监测与管理，确保了车站在整个生命周期中的安全与可持续运营。
经济与社会效益
陈湘生院士接受多家媒体采访时指出：与明挖法施工相比，机械法暗挖技术的成功实施效果显著，其中碳排放降低35%，工期节省15%-20%，土方外运减少40%，成本节约20%，首次实现了地铁车站的建筑工业化。本项目新型机械化暗挖成套技术的成功应用示范，标志着我国繁华城区复杂环境暗挖施工领域工程理论、关键技术、装备制造能力的全面跃升，引领了地铁车站施工工艺的重大变革，极大的推进了城市地下空间的低碳、智能、高效、安全开发技术的全面进步。
（图 5 未来地下城市研究院团队接收仪式现场照片）
导航