朱 旻, 孫曉輝, 陳湘生, *, 崔宏志, 李愛(ài)東, 丁志坤

(1. 深圳大學(xué)土木與交通工程學(xué)院， 廣東 深圳 518060； 2. 深圳大學(xué) 濱海城市韌性基礎(chǔ)設(shè)施教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣東 深圳 518060; 3. 深圳市地鐵地下車站綠色高效智能建造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣東 深圳 518060; 4. 中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司， 天津 300100)

0 引言

近年來(lái)，在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨前所未有的資源與環(huán)境壓力的大背景下，綠色發(fā)展成為世界主要城市發(fā)展的核心戰(zhàn)略?！蹲》亢统青l(xiāng)建設(shè)部等部門關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》(建市〔2020〕60號(hào))提出了智能、綠色和裝配式建造的指導(dǎo)意見(jiàn)；2021年政府工作報(bào)告中將“做好碳達(dá)峰、碳中和各項(xiàng)工作”列為重點(diǎn)任務(wù)；“十四五”規(guī)劃也將加快推動(dòng)綠色低碳發(fā)展列入其中。因此，綠色、高效、智能成為我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要發(fā)展趨勢(shì)。

截至2020年底，我國(guó)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)總里程已達(dá)7 655 km，新增運(yùn)營(yíng)線路里程約1 226 km[1]。未來(lái)10～15年仍有大量地鐵線路規(guī)劃待建，這其中包括了數(shù)量龐大的地鐵地下車站。按照當(dāng)前的設(shè)計(jì)、建造方式，每座地鐵車站主體結(jié)構(gòu)大約消耗混凝土36 400 m3、鋼筋7 120 t、防水卷材39 100 m2、外棄土方192 400 m3；圍護(hù)結(jié)構(gòu)需要消耗混凝土21 280 m3，制備泥漿4 820 m3。地鐵地下車站耗能、耗材的建造方式，帶來(lái)環(huán)境和空間的巨大壓力。另外，地鐵地下車站同時(shí)還作為盾構(gòu)區(qū)間渣土的出口，需要處置大量的渣土，就現(xiàn)有技術(shù)而言，處置難度和環(huán)境壓力更大。因此，在大規(guī)模進(jìn)行的地鐵建設(shè)中，率先實(shí)現(xiàn)綠色、高效、智能建造的目標(biāo)將對(duì)全國(guó)的地鐵地下車站建設(shè)和地下空間開(kāi)發(fā)產(chǎn)生重要的引領(lǐng)、示范意義； 同時(shí)，其中所伴隨的高端裝備、新材料等技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展將起到重要作用。

本文基于對(duì)地鐵地下車站建造技術(shù)研究現(xiàn)狀的分析與思考，提出未來(lái)地鐵地下車站綠色高效智能建造的技術(shù)路徑。在打破傳統(tǒng)的資源高耗、環(huán)境負(fù)效、建時(shí)過(guò)長(zhǎng)的建造模式基礎(chǔ)上，通過(guò)顛覆式技術(shù)、方法、新材料和新結(jié)構(gòu)體系，形成綠色高效智能建造模式，為全國(guó)地鐵地下車站建造提供新范式，實(shí)現(xiàn)綠色高效智能建造，踐行建設(shè)美麗中國(guó)的宗旨。

1 地鐵地下車站新型裝配式結(jié)構(gòu)體系

1.1 我國(guó)裝配式地下車站研究現(xiàn)狀

傳統(tǒng)地鐵地下車站基坑支護(hù)體系一般采用錨拉式結(jié)構(gòu)(適用于硬地層)或支擋式結(jié)構(gòu)(適用于軟弱地層或復(fù)雜軟硬混合地層)，擋土結(jié)構(gòu)多為鉆孔灌注圍護(hù)樁或地下連續(xù)墻，而主體結(jié)構(gòu)一般采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，其優(yōu)點(diǎn)在于整體性和防水性能較好，但現(xiàn)澆鋼筋混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間長(zhǎng)、施工質(zhì)量難以保證。當(dāng)主體結(jié)構(gòu)建造完成后，支護(hù)結(jié)構(gòu)中的圍護(hù)樁或地下連續(xù)墻廢棄于地下，造成了極大的資源和空間浪費(fèi)。

裝配式地下車站結(jié)構(gòu)部分或全部采用預(yù)制構(gòu)件，具有施工效率高、勞動(dòng)力需求少、環(huán)境污染小等優(yōu)勢(shì)。在我國(guó)大力推進(jìn)裝配式建筑的政策背景下，裝配式地下車站蓬勃興起。長(zhǎng)春地鐵2號(hào)線袁家店站是我國(guó)首個(gè)裝配式地下車站，如圖1所示。此后，長(zhǎng)春地鐵陸續(xù)建成了6座裝配式地鐵車站，北京地鐵、青島地鐵、哈爾濱地鐵、濟(jì)南地鐵等也進(jìn)行了裝配式地下車站應(yīng)用。此外，深圳地鐵計(jì)劃將7座地鐵車站作為首批裝配式車站試點(diǎn)。

圖1 裝配式車站施工現(xiàn)場(chǎng)(長(zhǎng)春地鐵2號(hào)線袁家店站)

地下車站埋設(shè)于地層之中，在水土壓力作用下地層-結(jié)構(gòu)協(xié)同變形，其結(jié)構(gòu)力學(xué)特性和一般地上裝配式結(jié)構(gòu)不同。如圖2所示，長(zhǎng)春地鐵裝配式車站采用了樁錨基坑支護(hù)體系和單拱雙層主體結(jié)構(gòu)型式，在榫槽接頭抗彎抗剪性能[2]、整體結(jié)構(gòu)力學(xué)性能[3]、防水體系[4]和結(jié)構(gòu)抗震性能[5]等方面，經(jīng)過(guò)一系列理論、試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐，形成了適合長(zhǎng)春地區(qū)的裝配式地下車站成套設(shè)計(jì)理論和技術(shù)體系。北京、濟(jì)南、哈爾濱等城市采用疊合式車站主體結(jié)構(gòu)，并對(duì)車站節(jié)點(diǎn)型式、結(jié)構(gòu)體系抗震性能進(jìn)行了研究[6]。此外，深圳、杭州等城市陸續(xù)開(kāi)展了鏈刀法裝配式車站(無(wú)支護(hù)結(jié)構(gòu)，車站地面裝配后整體下沉)、連續(xù)墻-內(nèi)支撐支護(hù)下的裝配式結(jié)構(gòu)等新結(jié)構(gòu)型式的研發(fā)工作，推動(dòng)了裝配式地下車站理論體系進(jìn)一步發(fā)展。

圖2 裝配式車站理論和技術(shù)體系(單拱雙層結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)春)

目前，許多裝配式車站仍采用現(xiàn)澆+裝配的復(fù)合結(jié)構(gòu)形式，整體裝配率較低且造成資源浪費(fèi)。長(zhǎng)春地鐵采用的樁錨支護(hù)方案在北方城市適用性較好； 但南方地下水位高，且隨著城市地下空間開(kāi)發(fā)密度不斷增大，新建車站的變形控制更加嚴(yán)格，采用內(nèi)支撐+連續(xù)墻支護(hù)體系成為裝配式車站發(fā)展的迫切需求。針對(duì)上述不足，提出采用預(yù)制地下連續(xù)墻同時(shí)作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)和永久結(jié)構(gòu)的“兩墻合一”裝配式地下車站新型式，可作為未來(lái)裝配式車站的發(fā)展方向。

1.2 裝配式地下車站新結(jié)構(gòu)型式研究——以“兩墻合一”裝配式地下結(jié)構(gòu)為例

現(xiàn)澆地下連續(xù)墻作為工程最常用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式之一，存在如下弊病： 水下澆筑混凝土易因夾泥而引起墻面滲水；泥漿護(hù)壁不當(dāng)容易引起槽壁坍塌；現(xiàn)澆墻接頭處抗?jié)B指標(biāo)達(dá)不到技術(shù)要求；接頭結(jié)構(gòu)無(wú)法傳遞彎矩，整體性有所降低。預(yù)制地下連續(xù)墻的混凝土澆筑質(zhì)量和耐久性可以保證，成槽完畢即可連續(xù)吊放墻段，可采用不同構(gòu)造措施加強(qiáng)整體性并滿足結(jié)構(gòu)自防水要求，能有效解決現(xiàn)澆地下連續(xù)墻存在的問(wèn)題。作為地鐵地下車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)突破性技術(shù)，“兩墻合一”主要采用預(yù)制地下連續(xù)墻，將基坑圍護(hù)地下連續(xù)墻同時(shí)用作地下結(jié)構(gòu)主體外墻，承擔(dān)正常使用階段荷載，從而有效提高材料利用率，減少土方開(kāi)挖量和回填量，降低工程成本，節(jié)約資源和空間[7]。相關(guān)研究成果表明，“兩墻合一”在控制基坑變形、縮短工期和降低工程造價(jià)等方面具有優(yōu)勢(shì)[8-10]。

裝配式地下連續(xù)墻施工現(xiàn)場(chǎng)如圖3所示，目前僅有上海、天津等城市進(jìn)行了少量預(yù)制地下連續(xù)墻的施工，相關(guān)研究處于起步階段，而國(guó)內(nèi)外關(guān)于“兩墻合一”裝配式地下車站的研究尚屬空白。因此，亟需針對(duì)“兩墻合一”裝配式地下車站節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)力學(xué)特性、防水體系和抗災(zāi)性能方面進(jìn)行深入研究，形成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論和技術(shù)體系。

圖3 裝配式地下連續(xù)墻施工現(xiàn)場(chǎng)(天津地鐵6號(hào)線景荔道站)

1.2.1 “兩墻合一”裝配式地下車站設(shè)計(jì)理論

1.2.1.1 預(yù)制地下連續(xù)墻墻身和節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)研究裝配式地下連續(xù)墻的離散分塊優(yōu)化方案和構(gòu)件輕量化技術(shù)；基于鋼筋錨接、螺栓連接、鋼棒連接、凹凸榫接、鋼板連接等常用預(yù)制構(gòu)件連接技術(shù)，研發(fā)適用于預(yù)制地下連續(xù)墻的新型橫縱向接頭，并通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值分析，研究預(yù)制地下連續(xù)墻幅內(nèi)橫縫、幅間接頭的承載能力、變形特征和破壞機(jī)制，形成預(yù)制地下連續(xù)墻接頭型式設(shè)計(jì)理論。預(yù)制地下連續(xù)墻新型橫縱向接頭如圖4所示。預(yù)制地下連續(xù)墻采用鋼棒橫縫接頭和幅間C-T鋼接頭時(shí)，能夠較好地滿足墻身整體拉拔和抗彎性能要求，但其定位施工難度較大，防水要求高，仍有進(jìn)一步優(yōu)化空間。

(a) 接頭構(gòu)造

(b) 計(jì)算模型

1.2.1.2 預(yù)制地下連續(xù)墻和主體結(jié)構(gòu)間節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

研究預(yù)制地下連續(xù)墻與全預(yù)制主體結(jié)構(gòu)板間的剛性、半剛性和鉸接節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)，并通過(guò)結(jié)構(gòu)板-側(cè)墻新型節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)和數(shù)值仿真，揭示節(jié)點(diǎn)變形和破壞特征。

1.2.1.3 “兩墻合一”裝配式車站結(jié)構(gòu)力學(xué)性能

根據(jù)預(yù)制地下連續(xù)墻橫縱縫以及地下連續(xù)墻和地下車站底板、中板和頂板間的剛性、半剛性和鉸接連接條件建立不同的理論計(jì)算模型，研究“兩墻合一”裝配式地下車站結(jié)構(gòu)受力機(jī)制和變形模態(tài)。 采用內(nèi)支撐體系的“兩墻合一”裝配式車站結(jié)構(gòu)型式時(shí)，預(yù)制地下連續(xù)墻在施工階段和服役階段的力系轉(zhuǎn)換機(jī)制尚不明確，因此，應(yīng)研究地下連續(xù)墻從圍護(hù)結(jié)構(gòu)到主體結(jié)構(gòu)功能轉(zhuǎn)換中車站結(jié)構(gòu)的力系轉(zhuǎn)換模式及變形演化規(guī)律(見(jiàn)圖5)。在以上研究的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)提出裝配式“兩墻合一”地鐵地下車站的設(shè)計(jì)理論和相應(yīng)構(gòu)造措施。目前已有研究成果表明，采用鉸接或半剛接接縫，對(duì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換過(guò)程中的受力更加有利。

(a) 施工階段 (b) 使用階段

1.2.2 “兩墻合一”裝配式地下車站防水理論和關(guān)鍵技術(shù)

為了適應(yīng)南方地區(qū)地下水位高的環(huán)境特點(diǎn)，提升“兩墻合一”裝配式地下車站的結(jié)構(gòu)自防水和接頭防水性能尤為重要。造成地下車站混凝土開(kāi)裂的原因主要有塑性收縮、化學(xué)收縮、干燥收縮、溫度收縮、碳化收縮等。因此，應(yīng)從水化-溫度-濕度-約束多場(chǎng)耦合的角度，結(jié)合熱力學(xué)和多孔介質(zhì)力學(xué)量化混凝土收縮開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)混凝土開(kāi)裂防控，形成抗裂性能專項(xiàng)設(shè)計(jì)理論。同時(shí)，應(yīng)重視補(bǔ)償收縮混凝土、纖維抗裂混凝土、自密實(shí)混凝土等高性能防水混凝土的研發(fā)工作[11]，形成新型自防水混凝土成套制備-施工技術(shù)，并建立相應(yīng)性能控制指標(biāo)體系。

傳統(tǒng)的接頭和接縫防水方式即為止水帶和注漿等。但對(duì)于預(yù)制地下連續(xù)墻而言，預(yù)留膨脹止水條與泥漿反應(yīng)效果不佳，地下連續(xù)墻橫縱縫的防水效果難以保證；注漿防水的機(jī)制仍未完全闡明，注漿時(shí)機(jī)和注漿量仍需深入研究。因此，需加強(qiáng)適配于預(yù)制地下連續(xù)墻橫縱縫新型接頭、地下連續(xù)墻和主體結(jié)構(gòu)板接頭的防水裝置研究(見(jiàn)圖6)，建立接頭防水設(shè)計(jì)理論和技術(shù)體系，全面提升“兩墻合一”裝配式車站接頭和接縫的防水性能。

圖6 預(yù)制地下連續(xù)墻新型接頭防水裝置

1.2.3 “兩墻合一”裝配式地下車站抗災(zāi)性能

與地面結(jié)構(gòu)不同，地下結(jié)構(gòu)在地震作用下受土-結(jié)構(gòu)相互作用影響，有其獨(dú)特的特點(diǎn)和地震反應(yīng)規(guī)律。近年來(lái)，地下裝配式車站在地震、爆轟等極端條件下的性能成為眾多學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。與現(xiàn)澆車站相比，裝配式車站具有更好的抗變形能力[12-13]。但目前“兩墻合一”裝配式地下車站的抗震性能研究尚屬空白，尤其是對(duì)不同地質(zhì)體環(huán)境和地震條件下，采用不同接頭連接方式的車站結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)規(guī)律認(rèn)識(shí)不清。另外，地鐵車站作為地下人流密集場(chǎng)所，對(duì)爆炸、轟擊等極端狀況下的承受能力是韌性基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的必然要求。

目前對(duì)于“兩墻合一”裝配式車站的抗爆轟性能，尤其是重點(diǎn)構(gòu)件的爆炸響應(yīng)、地下結(jié)構(gòu)安全防護(hù)及生命保障體系缺乏系統(tǒng)研究。因此，應(yīng)聚焦于“兩墻合一”裝配式地下車站在地震、爆轟等災(zāi)變因素作用下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)、損傷演化過(guò)程及災(zāi)變破壞機(jī)制，建立和完善地鐵地下車站新型結(jié)構(gòu)體系災(zāi)害防控理論和安全防護(hù)體系。重點(diǎn)研究“兩墻合一”裝配式地下結(jié)構(gòu)抗震分析理論方法和抗震構(gòu)造措施、隔震減震新型材料及技術(shù)，以及爆轟條件下“兩墻合一”裝配式地下車站結(jié)構(gòu)破壞規(guī)律和相應(yīng)防控措施。

1.3 裝配式車站中新功能材料的研發(fā)及應(yīng)用

裝配式車站在設(shè)計(jì)建造階段應(yīng)廣泛使用新型功能材料，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)材料功能一體化。例如: 采用力學(xué)性能和化學(xué)性能均優(yōu)于普通混凝土的纖維混凝土材料、超細(xì)水泥注漿材料和生物注漿材料等克服傳統(tǒng)注漿缺陷的新型注漿材料，可有效修復(fù)混凝土裂縫的自修復(fù)材料與形狀記憶合金(SMA)等[14-16]。未來(lái)應(yīng)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)適用于地鐵地下車站的關(guān)鍵構(gòu)件和部位，且兼具高韌性和高抗沖擊性能的新型復(fù)合材料、新型記憶性材料、智能材料和自修復(fù)材料。

2 地鐵地下車站智能建造關(guān)鍵技術(shù)

智能建造是人工智能等新一代信息技術(shù)和工程建造需求深度融合的一種工程建造創(chuàng)新模式[17]。實(shí)現(xiàn)地鐵地下車站智能建造的核心，是在地鐵車站要素資源數(shù)字化基礎(chǔ)上，結(jié)合自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)工程軟件體系、工程物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)和人工智能算法、智能工程機(jī)械，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維管理全流程一體化高效協(xié)同。

2.1 地鐵地下車站材料-結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計(jì)方法

當(dāng)前傳統(tǒng)的基于安全系數(shù)或可靠度的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)理論無(wú)法完全適應(yīng)智能建造高效動(dòng)態(tài)協(xié)同的設(shè)計(jì)需求，而數(shù)字孿生等信息化技術(shù)在設(shè)計(jì)行業(yè)中的成功應(yīng)用，則提供了一種極具顛覆性的面向未來(lái)的設(shè)計(jì)理念和方案[18]。地鐵地下車站材料-結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計(jì)理論的核心，是在大量材料力學(xué)試驗(yàn)、構(gòu)件性能試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)足尺試驗(yàn)和數(shù)值分析獲得的材料物性和結(jié)構(gòu)模態(tài)規(guī)律基礎(chǔ)上，基于已建案例的設(shè)計(jì)模型和海量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，建立特定地層條件和周邊建構(gòu)筑物環(huán)境下的地鐵地下車站數(shù)字孿生模型，并通過(guò)海量計(jì)算和深度學(xué)習(xí)算法得到車站結(jié)構(gòu)模態(tài)的動(dòng)態(tài)演化規(guī)律，從而判別最優(yōu)的車站幾何特征、材料配比、結(jié)構(gòu)型式和感知元件布置方式等。特別是對(duì)于裝配式地下車站，還包括確定最優(yōu)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和主體結(jié)構(gòu)的構(gòu)件分塊方式，以及拼接和拼裝方案等。

實(shí)現(xiàn)地鐵地下車站材料-結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，一是實(shí)現(xiàn)對(duì)材料物性和結(jié)構(gòu)模態(tài)的準(zhǔn)確判識(shí)，特別是要開(kāi)展新型高韌性材料(如鋼纖維混凝土等)的材料物性和相應(yīng)車站裝配式構(gòu)件/結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能演化的理論和試驗(yàn)研究；二是應(yīng)基于大量已有車站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的積累，加強(qiáng)深度學(xué)習(xí)算法和數(shù)字孿生技術(shù)在地下車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究。

2.2 地鐵地下車站輕量化BIM模型和集成應(yīng)用

建立以BIM為核心的工程軟件和集成應(yīng)用體系是工程建設(shè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)智能建造的關(guān)鍵。自住建部2016年發(fā)布《2016—2020年建筑信息化發(fā)展綱要》以來(lái)，相繼有3部BIM國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 51269—2017《建筑信息模型分類與編碼標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T 51301—2018《建筑信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T 51302—2019《制造工業(yè)工程設(shè)計(jì)模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》以及1部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T 448—2018《建筑工程設(shè)計(jì)信息模型制圖標(biāo)準(zhǔn)》陸續(xù)發(fā)布。同時(shí)，國(guó)產(chǎn)BIM軟件研發(fā)工作也進(jìn)展迅速，極大地推動(dòng)了BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維全過(guò)程的集成應(yīng)用[19]。但不可忽視的是，當(dāng)前我國(guó)國(guó)產(chǎn)BIM軟件研發(fā)整體實(shí)力不強(qiáng)，核心技術(shù)缺失，行業(yè)市場(chǎng)份額長(zhǎng)期被Autodesk、Bentley、Catia、Dassault等國(guó)外公司占據(jù)。由于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)較晚，BIM技術(shù)的應(yīng)用大都在地方企業(yè)層面，也導(dǎo)致了標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法統(tǒng)一。因此，在宏觀方向上，首先應(yīng)面向國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施工程建造需求，盡快完善BIM軟件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，并對(duì)三維圖形引擎等“卡脖子”技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，不斷優(yōu)化國(guó)產(chǎn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的BIM軟件，并以此為核心形成全產(chǎn)業(yè)鏈一體化軟件生態(tài)和應(yīng)用場(chǎng)景。

地鐵地下車站工程體量大、地質(zhì)信息龐雜，導(dǎo)致了BIM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)龐大冗余，難以適應(yīng)PC端、移動(dòng)端多維度下的可視化需求。輕量化BIM模型是解決上述問(wèn)題的重要方法，通過(guò)參數(shù)幾何化描述、相似性圖元合并、遮擋剔除、批量繪制和LOD(level of details)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)模型幾何和渲染輕量化[20]。裝配式地下車站是未來(lái)地鐵車站發(fā)展的重要趨勢(shì)，主體結(jié)構(gòu)由標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制構(gòu)件拼裝而成，具有應(yīng)用輕量化BIM技術(shù)的潛力，其中，關(guān)鍵技術(shù)包括地鐵地下車站結(jié)構(gòu)物分類與映射、基于地鐵地下車站結(jié)構(gòu)物特征的建模算法、異形結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模塊關(guān)鍵算法、三維幾何圖形可視化模塊算法和外部行業(yè)通用的數(shù)據(jù)交換模塊等。以地鐵地下車站輕量化BIM模型為核心，進(jìn)一步完成BIM技術(shù)和智能機(jī)器人、工程物聯(lián)網(wǎng)及云平臺(tái)的協(xié)同交互和集成應(yīng)用，先“化整為零”開(kāi)發(fā)不同功能的子系統(tǒng)，再“積零為整”形成多方協(xié)同的系統(tǒng)化管控平臺(tái)[21]。圖7為研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的基于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)BIM軟件和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深圳地鐵某車站基坑智能監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)。

(a) BIM模型建立

(b) 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可視化

2.3 基于工程物聯(lián)網(wǎng)的地鐵地下車站構(gòu)件智能融合感知技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)多種智能傳感器獲取工程狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)工程現(xiàn)場(chǎng)“人、機(jī)、料、環(huán)”的互聯(lián)互通和高效整合，是“智慧工地”和智能建造的關(guān)鍵技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)地下工程建設(shè)積極采用機(jī)器視覺(jué)、分布式光纖、微機(jī)電傳感(MEMS)、射頻識(shí)別(RFID)、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)(WSN)和BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工程現(xiàn)場(chǎng)人員、機(jī)械的高效管理和施工安全現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。圖8為深圳市黃木崗地鐵樞紐采用機(jī)器視覺(jué)和MEMS高精度傾角計(jì)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)變形，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上傳至云端后進(jìn)行分析和預(yù)警。如圖9所示，珠三角供水工程中將盾構(gòu)管片鋼筋籠上遍布分布式光纖，全方位監(jiān)測(cè)隧道管片施工期內(nèi)的管片應(yīng)力。隨著5G技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端的融合發(fā)展，將智能感知識(shí)別技術(shù)內(nèi)嵌于裝配式構(gòu)件中，形成構(gòu)件制造、施工及運(yùn)維過(guò)程全覆蓋的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，已經(jīng)成為裝配式地下結(jié)構(gòu)新的發(fā)展趨勢(shì)。

對(duì)于新型地鐵地下車站裝配式結(jié)構(gòu)體系，在地下連續(xù)墻、梁板等預(yù)制裝配式構(gòu)件中內(nèi)置智能化應(yīng)力、應(yīng)變、滲漏、溫度等感知元件(包括但不限于準(zhǔn)分布光纖光柵、全分布式光纖、微機(jī)電傳感器、無(wú)線應(yīng)力應(yīng)變傳感器、自修復(fù)膠囊等)，并結(jié)合5G、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能算法、BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件澆筑、養(yǎng)護(hù)、運(yùn)輸、吊裝、拼裝、運(yùn)維全生命周期關(guān)鍵信息智能感知、研判和預(yù)警，獲得新型地鐵地下車站預(yù)制構(gòu)件和整體結(jié)構(gòu)在制造、建造、運(yùn)維全過(guò)程的力學(xué)性能演變規(guī)律，從而保證車站結(jié)構(gòu)安全可靠。其中，亟待突破的關(guān)鍵技術(shù)為適用于地下復(fù)雜工作環(huán)境的新型全要素感知和柔性自適應(yīng)組網(wǎng)技術(shù)、滿足長(zhǎng)時(shí)工作要求的高性能智能傳感元件和封裝技術(shù)、高效穩(wěn)定的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、多模態(tài)異構(gòu)數(shù)據(jù)智能融合處理技術(shù)等。同時(shí)，也要充分利用我國(guó)未來(lái)地鐵地下車站建造市場(chǎng)的規(guī)模優(yōu)勢(shì)，積極推進(jìn)智能融合感知技術(shù)的示范應(yīng)用工作，盡快形成相關(guān)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)指南，不斷提升地鐵地下車站物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用水平和價(jià)值。

(a) 機(jī)器視覺(jué)

(b) MEMS高精度傾角計(jì)

2.4 地鐵車站智能工程裝備和配套技術(shù)集成開(kāi)發(fā)

面對(duì)地鐵地下車站發(fā)展新趨勢(shì)，亟需開(kāi)展新型智能工程裝配和配套技術(shù)開(kāi)發(fā)工作。智能化工程機(jī)械融合多維信息感知進(jìn)行自決策，通過(guò)土木、電子、機(jī)械、信息等多專業(yè)聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化或少人化作業(yè)，提高施工安全性和作業(yè)效率。

2.4.1 預(yù)制地下連續(xù)墻施工裝備和配套技術(shù)

在常規(guī)抓斗成槽和TRD成槽技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合可編程邏輯控制器(PLC)、電子控制單元(ECU)、控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)、5G+北斗+物聯(lián)網(wǎng)深度融合的智能定位技術(shù)(見(jiàn)圖10)，研發(fā)適用重型預(yù)制地下連續(xù)墻的智能成槽和精準(zhǔn)吊放于一體的成套裝備與系統(tǒng)。未來(lái)還可結(jié)合VR+AR技術(shù)，進(jìn)行裝備遠(yuǎn)程操控，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)少人化甚至無(wú)人化。通過(guò)工程裝備的智能化改造可移植、通用模塊，實(shí)現(xiàn)地鐵地下車站智能現(xiàn)代化裝備的集成開(kāi)發(fā)，并與之配套形成地鐵地下車站新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)高效、智能施工成套技術(shù)，包括適用重型預(yù)制地下連續(xù)墻工藝的高效施工成槽、開(kāi)挖及變形控制技術(shù)，適用不同類型地層的新型護(hù)壁泥漿支護(hù)技術(shù)，基于圖像智能識(shí)別的地層-泥漿配比匹配算法，適用于地鐵地下車站的預(yù)制地下連續(xù)墻構(gòu)件劃分、拼接及拼裝方案等。

(a) 分布式光纖布設(shè)

(b) 傳感器現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

圖10 基于5G+北斗+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的預(yù)制構(gòu)件高精度吊裝設(shè)備

2.4.2 車站結(jié)構(gòu)智能拼裝裝備和配套技術(shù)

預(yù)制構(gòu)件智能定位拼裝技術(shù)在橋梁節(jié)段、盾構(gòu)隧道管片等領(lǐng)域已有應(yīng)用[22]，但在預(yù)制裝配式地鐵車站建造中尚不多見(jiàn)，相關(guān)裝備研發(fā)工作尚未開(kāi)展，尤其在護(hù)壁泥漿下的預(yù)制地下連續(xù)墻的智能化拼裝技術(shù)尚屬空白。因此，需結(jié)合不同地下裝配式車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)和主體結(jié)構(gòu)型式特點(diǎn)，研發(fā)相應(yīng)的拼裝方案和智能化裝配系統(tǒng)。圖11為適用于南方高地下水位地區(qū)的地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐圍護(hù)體系地下車站智能拼裝裝備。配套技術(shù)方面，首先研發(fā)地鐵地下車站預(yù)制構(gòu)件拼裝過(guò)程實(shí)時(shí)感知、調(diào)整和精準(zhǔn)校正技術(shù)，尤其是對(duì)泥漿護(hù)壁條件下預(yù)制地下連續(xù)墻拼裝進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)和突破；同時(shí)，通過(guò)建立地鐵地下車站智能精準(zhǔn)拼裝云平臺(tái)，對(duì)復(fù)雜施工條件地下車站預(yù)制構(gòu)件拼裝定位、傳輸風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)和精準(zhǔn)預(yù)控，形成標(biāo)準(zhǔn)化智能拼裝成套技術(shù)方案。

圖11 地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐圍護(hù)體系地下車站智能拼裝裝備

2.5 地鐵地下車站全生命周期安全智控平臺(tái)

智能建造的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字鏈驅(qū)動(dòng)下設(shè)計(jì)-制造-現(xiàn)場(chǎng)施工-運(yùn)維服務(wù)全生命周期高效協(xié)同一體化。因此需融合多元化智能感知技術(shù)、5G數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)、可視化技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)裝配式地鐵地下車站從結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)、預(yù)制裝配式構(gòu)件(包括預(yù)制地下連續(xù)墻、梁板柱主體結(jié)構(gòu)等)生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)拼裝和運(yùn)營(yíng)期維修養(yǎng)護(hù)的全產(chǎn)業(yè)鏈全流程智能數(shù)據(jù)挖掘、知識(shí)發(fā)現(xiàn)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、反饋預(yù)警與應(yīng)急響應(yīng)和可視化展示，從而建立起地鐵地下車站全生命周期智能感知、評(píng)估決策和安全控制平臺(tái)。

地鐵地下車站全生命周期安全智控平臺(tái)的核心是大數(shù)據(jù)平臺(tái)和人工智能決策。工程大數(shù)據(jù)包含工程全生命周期各階段和各層級(jí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，其核心價(jià)值通過(guò)各類分析產(chǎn)生，其中，以深度學(xué)習(xí)為代表的人工智能分析算法具有廣闊發(fā)展前景。深度學(xué)習(xí)算法通過(guò)將海量數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，可在裝配式構(gòu)件和結(jié)構(gòu)整體性能評(píng)價(jià)、施工風(fēng)險(xiǎn)行為識(shí)別等方面發(fā)揮重要作用。因此，應(yīng)在大數(shù)據(jù)分析基本理論方面開(kāi)展科研攻關(guān)和技術(shù)突破，加強(qiáng)地鐵地下車站關(guān)鍵性數(shù)據(jù)的采集傳輸和存儲(chǔ)挖掘技術(shù)研發(fā)，并充分利用大數(shù)據(jù)串聯(lián)推動(dòng)地鐵地下車站上下游全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。

實(shí)現(xiàn)地鐵地下車站安全管控智慧化的主要技術(shù)挑戰(zhàn)之一是巨量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理需求會(huì)極大增加數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的壓力。研發(fā)自主感知、處理和反饋環(huán)境刺激的“智能材料”是解決上述挑戰(zhàn)的突破口[23]。例如: 建立自修復(fù)材料+邊緣計(jì)算+云計(jì)算相結(jié)合的多層級(jí)結(jié)構(gòu)安全控制體系，其中，自修復(fù)混凝土可感知車站結(jié)構(gòu)混凝土開(kāi)裂并自動(dòng)進(jìn)行裂縫修復(fù)；邊緣計(jì)算通過(guò)在數(shù)據(jù)生產(chǎn)端直接進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，減輕網(wǎng)絡(luò)帶寬和云端計(jì)算壓力，結(jié)合云端的大數(shù)據(jù)分析判識(shí)和智能決策，共同保障地鐵地下車站結(jié)構(gòu)全生命周期安全。

3 地鐵地下車站綠色建造關(guān)鍵技術(shù)

錢七虎院士指出，利用地下空間助力發(fā)展綠色建筑和綠色城市是突破當(dāng)前困境的主要著力點(diǎn)[24]。一方面，地鐵地下車站的綠色節(jié)能與地?zé)崮芾?、?chǔ)能材料的應(yīng)用密不可分；另一方面，地鐵地下車站建造會(huì)消耗大量鋼筋混凝土，同時(shí)產(chǎn)生大量泥漿和廢棄渣土，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。因此，亟需從能源地下結(jié)構(gòu)和廢棄物資源化利用2方面開(kāi)展相關(guān)研究，建立起科學(xué)的綠色智能評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)地鐵地下車站綠色建造。

3.1 能源地下車站關(guān)鍵技術(shù)

3.1.1 地源熱泵技術(shù)

地源熱泵技術(shù)是目前利用淺層地?zé)崮艿闹饕绞街?。如圖12所示，以能源樁為代表的能源地下結(jié)構(gòu)，將地埋管地源熱泵系統(tǒng)和地下混凝土結(jié)構(gòu)相結(jié)合，有力推動(dòng)了地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。1994年，日本的K.Morino率先提出了樁埋管換熱器的概念；國(guó)內(nèi)2004年在天津首次應(yīng)用能源樁，而后發(fā)展迅速。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，我國(guó)己經(jīng)有超過(guò)20個(gè)能源樁項(xiàng)目，安裝了超過(guò)1萬(wàn)根能源樁。此外，地源熱泵技術(shù)在隧道、綜合管廊、地下連續(xù)墻中均有成功應(yīng)用的案例。目前，國(guó)內(nèi)外能源樁的理論研究主要集中于熱傳遞機(jī)制(包括流體管道、樁土的傳熱性能，傳熱模型等)、結(jié)構(gòu)響應(yīng)、荷載傳遞機(jī)制、承載變形特性等方面，但由于能源地下結(jié)構(gòu)具有提供承載和能量傳遞雙重作用，結(jié)構(gòu)與功能結(jié)合復(fù)雜，在傳熱模型適用性、多場(chǎng)耦合下樁體界面力學(xué)特性、群樁效應(yīng)和長(zhǎng)期承載性能方面仍需深入研究[25-28]。

圖12 能源地下結(jié)構(gòu)

地鐵地下車站的地下連續(xù)墻和結(jié)構(gòu)底板均可作為地源側(cè)換熱管敷設(shè)載體。上海自然博物館項(xiàng)目是我國(guó)第一次在地鐵車站地下連續(xù)墻內(nèi)運(yùn)用地源熱泵技術(shù)的工程案例。相比于能源樁，能源地下車站的幾何形狀和結(jié)構(gòu)型式更加復(fù)雜，臨空側(cè)墻體的熱邊界難以確定，其荷載傳遞機(jī)制和結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)尚不明確[29]。近年來(lái)，關(guān)于能源地下連續(xù)墻的傳熱機(jī)制與力學(xué)行為的理論和試驗(yàn)研究逐漸成為學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)[30-32]。為了進(jìn)一步推動(dòng)地源熱泵技術(shù)在地鐵地下車站中的應(yīng)用，尚需加強(qiáng)地鐵地下車站結(jié)構(gòu)整體的傳熱模型、熱力耦合作用下的界面力學(xué)特征、結(jié)構(gòu)響應(yīng)和性能演變規(guī)律研究。此外，還要重點(diǎn)關(guān)注能源地下車站運(yùn)行過(guò)程中的冷熱堆積、地表地下水污染以及對(duì)周邊環(huán)境和建構(gòu)筑物的影響問(wèn)題。

3.1.2 相變儲(chǔ)能技術(shù)

相變儲(chǔ)能材料具有較高的相變潛熱，相變過(guò)程中可吸收或釋放大量熱能，具有體積變化小、節(jié)能效果好等特點(diǎn)[33]。相變儲(chǔ)能材料通過(guò)浸漬法、微膠囊法和混合法等方法和建筑材料機(jī)體進(jìn)行復(fù)合，形成相變儲(chǔ)能建筑材料(phase change building materials，PCBM)，可調(diào)節(jié)建筑居住環(huán)境舒適度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。建筑行業(yè)中的相變材料主要包括四水氟化鉀、六水氯化鈣、硬脂酸丁醇、正十二醇等，具備潛熱高、相變溫度20～30 ℃、相變過(guò)程可逆性好、無(wú)毒無(wú)害、成本低、易制造等特點(diǎn)。

在地鐵地下車站建造過(guò)程中應(yīng)用相變儲(chǔ)能材料是實(shí)現(xiàn)綠色建造的另一重要途徑。一方面，可以將相變材料作為填充地下連續(xù)墻和土體間孔隙的回填材料，克服傳統(tǒng)回填材料熱影響半徑大的缺點(diǎn)，改善蓄能傳熱特性；另一方面，可直接采用具備調(diào)溫作用的相變混凝土(見(jiàn)圖13)作為地下車站預(yù)制構(gòu)件材料，解決能源地下結(jié)構(gòu)熱交換能量密度低的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)地?zé)崮芨咝Ю?。因此，?yīng)重視新型復(fù)合相變材料和定形封裝技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，并對(duì)相變混凝土配合比設(shè)計(jì)、傳熱性質(zhì)和力學(xué)性能進(jìn)行系統(tǒng)研究[34-36]；同時(shí)，需對(duì)應(yīng)用相變儲(chǔ)能材料的能源地下車站在不同工況下的相變過(guò)程、傳熱機(jī)制和熱-力-水多場(chǎng)耦合作用下的車站結(jié)構(gòu)界面力學(xué)特性、結(jié)構(gòu)承載能力和長(zhǎng)期工作性能進(jìn)行深入研究。

圖13 相變儲(chǔ)能混凝土

3.2 廢棄物資源化利用技術(shù)

在地鐵地下車站開(kāi)挖過(guò)程中產(chǎn)生了大量渣土、護(hù)壁泥漿，同時(shí)建造場(chǎng)地也擔(dān)負(fù)著盾構(gòu)區(qū)間盾構(gòu)泥漿的處理工作，由于城市土地資源嚴(yán)重稀缺，發(fā)展與處置之間的矛盾日益突出； 此外，車站臨時(shí)結(jié)構(gòu)拆除后又會(huì)產(chǎn)生大量廢棄混凝土，處置不當(dāng)時(shí)會(huì)造成生態(tài)環(huán)境破壞。因此，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)資源化處置，將渣土、泥漿進(jìn)行原位工程使用(見(jiàn)圖14)，并對(duì)廢棄混凝土進(jìn)行分揀、剔除或粉碎后作為再生資源重新利用，是地鐵地下車站綠色建造的關(guān)鍵。

圖14 渣土原位資源化利用

3.2.1 地鐵地下車站余泥渣土資源化利用技術(shù)

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)廢棄泥漿的處理方法主要有絮凝固液分離處理法、絮凝+機(jī)械脫水處理法等。對(duì)于高含水率、污染水平較低的工程廢棄泥漿，最具應(yīng)用前景的處理方法是“化學(xué)絮凝+機(jī)械脫水”處理法。對(duì)于盾構(gòu)渣土的資源化利用當(dāng)前主要采用多級(jí)分離技術(shù)，將其中的粗骨料、細(xì)骨料等進(jìn)行篩分，直接用于工程建設(shè)中。當(dāng)前所采用的設(shè)備處理效率低、體積龐大、智能化程度低，難以適用于復(fù)雜多變的泥漿、渣土的處理。因此，應(yīng)基于物理、化學(xué)、生物協(xié)同處理技術(shù)，利用高效絮凝、固化劑實(shí)現(xiàn)泥漿和渣土的原位減量化、資源化利用。同時(shí)加快研發(fā)注漿材料、墊層、流動(dòng)化填料、快速固化砌塊等多元產(chǎn)品，拓展地鐵地下車站泥漿、渣土原位利用的應(yīng)用場(chǎng)景，形成模塊化、集成化、智能化的泥漿、渣土資源化利用成套技術(shù)體系。

3.2.2 地鐵地下車站廢棄混凝土資源化利用技術(shù)

在地鐵地下車站建造中，大量采用廢棄混凝土骨料，可為廢棄混凝土的消納開(kāi)辟新的路徑。應(yīng)提出地鐵地下車站綠色建造中廢棄混凝土消納整體方案，采用低成本、高效率、高品質(zhì)的再生骨料破碎和分選工藝，推進(jìn)車站底板、支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件及永久構(gòu)件的再生混凝土應(yīng)用等。基于對(duì)再生骨料構(gòu)件在地鐵地下車站中劣化機(jī)制及耐久性的深刻認(rèn)識(shí)，研究經(jīng)濟(jì)、安全、適用的再生骨料高值化利用技術(shù)，以適應(yīng)地鐵地下車站綠色建造的廣泛需求。

此外，應(yīng)開(kāi)展地鐵地下車站施工設(shè)計(jì)和建筑材料產(chǎn)品應(yīng)用市場(chǎng)發(fā)展調(diào)查研究，分析綠色智能建造方案的環(huán)境影響和潛在的市場(chǎng)需求(競(jìng)爭(zhēng)力)，并評(píng)估其規(guī)?；茝V應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)綠色再生利用產(chǎn)品在地鐵施工、站場(chǎng)建設(shè)及其他相關(guān)的建筑工程中的規(guī)?；瘧?yīng)用場(chǎng)景，開(kāi)展綠色技術(shù)的前沿發(fā)展動(dòng)態(tài)評(píng)估。

4 結(jié)論與展望

本文在對(duì)我國(guó)地鐵地下車站建造現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，從裝配式和綠色智能建造新理念出發(fā)，提出一系列核心技術(shù)及其突破路徑， 對(duì)推動(dòng)我國(guó)地鐵地下車站建造水平整體進(jìn)步，引領(lǐng)我國(guó)城市地下空間開(kāi)發(fā)的高效、綠色、智能建造新方向具有積極意義。主要結(jié)論如下：

1)裝配式是地鐵地下車站的重要發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)前裝配式車站整體裝配率低且結(jié)構(gòu)型式單一，未來(lái)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以“兩墻合一”裝配式地鐵地下車站結(jié)構(gòu)為代表的新結(jié)構(gòu)型式，集中解決預(yù)制地下連續(xù)墻和主體結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接、結(jié)構(gòu)自防水理念和處理工藝、結(jié)構(gòu)體系承載性能和抗災(zāi)能力等關(guān)鍵難題，形成地鐵地下車站新結(jié)構(gòu)型式的系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論和技術(shù)體系，并推動(dòng)新型功能材料在地鐵車站結(jié)構(gòu)體系中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)材料-結(jié)構(gòu)功能一體化。

2)地鐵地下車站智能建造是在新一代信息化軟硬件技術(shù)的加持下，深度融合工程建造需求，在車站各資源要素?cái)?shù)字化基礎(chǔ)上，通過(guò)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)感知處理和物理世界實(shí)施聯(lián)動(dòng)數(shù)字孿生，形成規(guī)劃設(shè)計(jì)-施工-運(yùn)維管理全流程一體化高效協(xié)同的成套技術(shù)和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)材料-結(jié)構(gòu)一體化全鏈韌性設(shè)計(jì)，構(gòu)件生產(chǎn)自動(dòng)操控和智能制造，施工動(dòng)態(tài)調(diào)整和智能拼裝，全生命周期安全智控管理決策。

3)為實(shí)現(xiàn)地鐵地下車站智能建造，需從以下幾個(gè)方面進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。在材料物性和結(jié)構(gòu)模態(tài)深刻認(rèn)知基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)字孿生技術(shù)的材料-結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計(jì)方法；輕量化BIM平臺(tái)和工程物聯(lián)網(wǎng)、智能機(jī)器人和云平臺(tái)的集成應(yīng)用；以裝配式構(gòu)件內(nèi)嵌物聯(lián)網(wǎng)感知元件為代表的地鐵車站結(jié)構(gòu)智能融合感知技術(shù)；適用于不同車站結(jié)構(gòu)體系的智能工程裝備和成套技術(shù)集成開(kāi)發(fā)；基于大數(shù)據(jù)和人工智能算法的地鐵車站全生命周期多層級(jí)安全智控平臺(tái)。

4)將地源熱泵和相變儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用于地鐵地下車站，并對(duì)車站結(jié)構(gòu)傳熱機(jī)制和承載性能進(jìn)行深入研究和技術(shù)突破，實(shí)現(xiàn)地?zé)崮茉诘罔F地下車站中的循環(huán)利用；基于物理、化學(xué)方法原位減量化、資源化利用渣土泥漿，并在建造過(guò)程中大幅采用再生混凝土進(jìn)行底板及相關(guān)構(gòu)件的建造，實(shí)現(xiàn)地鐵地下車站的綠色建造。