獲獎項目名稱:復雜水文地質鋼圍堰分析理論與施工綜合控制技術
主要完成單位:浙大城市學院、金臺鐵路有限責任公司、安徽建工集團淮北高速公路有限公司、浙江交工集團股份有限公司、中鐵大橋局集團有限公司
主要完成人:王新泉、江浩、楊雷、張奕、燕超、莊志恒、王正兵、陳雨、王洋、代現志
二、項目背景
隨著橋梁建設向綠色化、工業化與智慧化轉型，鋼圍堰作為關鍵臨時結構，其傳統技術在高流速、傾斜巖基、強潮汐等復雜水文地質條件下面臨嚴峻挑戰。現有設計因對復雜受力機理認識不足，往往依賴經驗，易導致結構保守或強度欠缺；施工中則普遍存在定位精度低、合攏困難、密封效果差及穩定性不足等問題，嚴重影響工程安全與效率。行業亟需突破既有技術瓶頸，推動鋼圍堰設計與施工向精細化、智能化方向發展，以應對日益復雜的工程需求與環境條件。
三、創新成果
（1）復雜環境大型鋼圍堰分析理論與優化設計方法
針對深厚粉細砂、潮汐帶、裸巖等復雜地質，構建多物理場耦合設計體系。提出沉樁動力響應模型與滲流-變形協同仿真方法，攻克流沙滲漏與鎖口疲勞難題；研發波浪力自適應抗浮系統與異形刃腳拓撲優化技術，顯著提升結構耐久性與適應性；集成數字孿生平臺，實現全流程碳足跡追蹤與精細化設計，推動圍堰設計從“經驗依賴”向“模型驅動”轉變。
（2）復雜水文地質條件下鋼圍堰精準施工控制技術
研發了流沙地層智能成孔、潮汐帶液壓補償支撐（圖1）、北斗/GNSS融合定位沉放（圖2）等地質自適應施工技術群，實現陡傾巖面精準沉樁與水位驟變下的應力控制；構建智能決策系統，融合實時地質掃描與AI風險推演，在重大工程中成功預警滲漏與管涌風險。
圖1 鋼圍堰液壓補償支撐
圖2 北斗/GNSS融合定位沉放
（3）復雜工況鋼圍堰全過程智能管控技術
搭建“數字肌理-智能神經-決策中樞”三級系統，集成BIM+GIS與分布式光纖傳感網絡，實現3分鐘風險閉環響應與48小時滲漏預警。建立多參數耦合評價模型，精準防控砂層液化；研發封底混凝土溫控-應力智控技術，顯著降低裂縫率；依托數字孿生引擎與強化學習模型（圖3、圖4），實現沉放路徑優化與支撐荷載動態調整，推動深水圍堰進入“秒級感知、分鐘預警、小時決策”的智能運維新階段。
圖3 復雜工況鋼圍堰實時監測系統
圖4 復雜工況鋼圍堰施工智能決策系統
四、推廣應用情況
項目授權發明專利25件、軟件著作權30項，獲得省部級工法35項。研究成果在浙江臺州新建鐵路頭門港支線二期頭門新區至頭門港段、杭州灣跨海鐵路大橋等工程得到成功應用，完善和發展了復雜環境大型鋼圍堰施工綜合控制的理論體系和施工技術，有效指導了我國鋼圍堰工程建設的設計與施工，符合安全經濟和綠色環保理念，有力推動了工程建設領域科技進步。
