□青岛日报/观海新闻记者  王世锋  通讯员  郭菁荔

　　高校科研“故事汇”

　　地下空间是城市的“第二空间”，是城市可持续发展的重要资源。

　　近年来，青岛加快地下空间开发利用步伐，建设地下商业街、地下停车场，建成青岛胶州湾隧道，地铁1号线、2号线等多条地铁线路。一系列地下空间项目的建成极大促进了城市资源的流动，方便了市民的生活和日常出行。

　　向地下要空间，离不开科技做支撑。山东科技大学、青岛理工大学等驻青高校发挥自身科研、人才等优势，解决爆破掘进、支护、结构耐腐蚀等关键技术难题，助力青岛城市地下空间开发利用。

　　新防护技术为地铁建设上好“安全锁”

　　随着城市化进程加快推进，地下轨道交通逐渐成为城市交通发展的主流方向。但地下轨道交通受自身特殊性影响，会面临各种各样的建设难题。

　　“在地铁6号线施工现场调研时，我们发现传统的地铁隧道支护设计趋于保守，材料耗费多，却不一定能充分发挥作用，而且严重干扰施工，影响进度。”山东科技大学土木工程与建筑学院副院长李为腾表示。能否将煤矿开采中常用的预应力锚杆主动支护方法应用到地铁建设中？李为腾带领学院地下工程研究院山晖团队开始了新的探索。经过连续试验与攻关，预应力锚杆主动支护方法首次创新应用到青岛地铁6号线的6个车站建设中。这种方法能够及时主动给隧道岩体施加较大的支护力，改善围岩三向受力状态，从而提升围岩自承能力。

　　“施加了预应力，就像给围岩注入了‘内功’，达到四两拨千斤的效果，使地下工程更加稳定。这种主动的预应力是通过张拉后的高效锁定实现的，这一‘锁’，就锁住了风险，为‘城市动脉’建设加上了‘安全锁’。”李为腾解释道。该项技术现已在青岛地铁三期多条线路中应用，保障了施工安全，缩短了建设工期，带来明显的经济效益和社会效益，得到行业权威专家的认可。目前，他们正以此为基础，进行“分类施策”综合技术研究，以更好满足青岛地铁不同地段、地质条件下的施工需要。

　　青岛是典型的滨海丘陵城市，在长期复杂的多种地质作用改造下，形成上有性质各异的多种松散土体、下有硬度不均岩体的多元复杂地质环境。地铁隧道施工要在硬岩、软岩、构造破碎带、松散土层、饱和富水砂层、大河小沟、滨海浅滩和海底等多种不良地质条件下“穿梭”，无疑大幅度增加了施工的难度。“工程每推进几米，地质条件就可能发生一次变化。”青岛理工大学城市地下空间工程专业负责人、青岛地下空间研究中心副主任张素磊介绍。

　　为此，张素磊带领团队成员开展了土岩复合地层条件下地铁隧道施工过程力学与风险防控技术研究，制定了地铁隧道穿越含缺陷复合地层的安全覆岩厚度标准，构建了灾变风险控制技术体系，尤其是建立了相应的加固施工技术，可实现对地层缺陷精准定位、及时处置，极大降低了工程事故发生概率，确保了地铁隧道施工安全，该项理论和技术已成功运用于青岛地铁建设。“我们针对青岛复杂的土岩复合地层条件，提出了施工的具体建议、问题处置措施以及预警措施。”张素磊介绍。此外，青岛理工大学地下工程研究团队的城市隧道爆破精准控制关键技术也成功应用到青岛地铁5号线、6号线等多条区间隧道和车站爆破施工中，实现了地铁隧道爆破“微振动”“结构零损伤”“智能高效”施工。

　　耐腐蚀混凝土为隧道“保寿命”

　　2011年正式通车的青岛胶州湾隧道已成为城市交通的主要动脉，加速着城市人员与资源的快速流动，推动着城市的发展。

　　青岛胶州湾隧道是国内第二条开工建设、断面最大的海底公路隧道。设计初期，如何设计并保障其服役寿命，是这项工程面临的重大难题，其中使用量最大的混凝土必须要经受住长期遭受海水腐蚀的考验。有着60年混凝土研究历史的青岛理工大学组建了以时任副校长赵铁军和俄罗斯科学院外籍院士维特曼领衔的研究团队，攻克了严酷环境下高性能混凝土设计等一大批关键技术难题，构建了滨海严酷环境下海底隧道混凝土耐久性设计理论与方法，重点解决了海底隧道混凝土结构劣化机理、量化耐久性设计方法，耐久性提升技术，耐久性监测与劣化预警等技术难题。通俗来讲，这一创新使混凝土耐腐蚀能力大幅提升，使用寿命更长。该项成果还应用到了青岛地铁1号线、8号线建设中，相关技术成果获国家科技进步二等奖。

　　如今，青岛理工大学副校长、海洋环境混凝土技术教育部工程研究中心副主任金祖权团队仍在继续着海底隧道耐久性混凝土的优化设计研究，以服务正在建设中的胶州湾第二隧道，进一步提升海底隧道设计与建造水平，提升海底隧道的服役寿命。

　　作为目前世界上规模最大的海底公路隧道，胶州湾第二隧道面临地质条件复杂、海底埋深大、隧道距离长等三大世界级技术难题。“钻爆+盾构”组合施工成为解决难题的主要方法，其中山东科技大学张宪堂教授团队就深度参与了“钻爆”的工作。

　　钻爆法通俗讲就是在掌子面（开挖隧道时不断向前推进的工作面）上打眼、放入炸药然后引爆的做法。“钻爆法听起来很简单，但真正想要达到预期效果并不容易。炸药放少了，计划开挖的岩石炸不碎，达不到效果；炸药放多了，爆破振速高，不应破碎的岩石可能也会破坏掉落，更可能会影响到周边市民的生产生活。”李为腾介绍。为此，他们特别发挥学校工程爆破研究所爆破经验丰富的优势，科学施策，采取改变钻孔深度、钻孔密度、钻孔布局等方式，以达到理想的爆破效果。日前，他们参与的胶州湾第二隧道海域钻爆段北线主洞与黄岛陆域段隧道顺利贯通，标志着施工取得阶段性突破。

　　钻机隆隆，青岛城市地下空间开发仍在继续，山东科技大学、青岛理工大学等驻青高校也将持续发挥自身优势，助力城市掘进“第二空间”。