1、 目 录 CNOTENTS 十项新技术篇 自航式沉管运输安装一体船及施工成套技术的研发与应用.3 稠油开发采出液高效处理及资源化利用技术.6 建筑垃圾模块化处置工艺及设备研发.8 一种循环施工升降机系统及实施方法.10 艰险山区高速铁路特大跨度混凝土拱桥关键技术及应用.13 天然气处理新工艺及设备关键技术.16 超高层建筑轻量化模块式智能施工平台创新技术.18 复杂地层中两千米级长距离顶管施工技术.21 振动碾无人驾驶机群作业关键技术.24 高速铁路 CRTS型先张轨道板自动化预制技术研究.27 房屋建筑篇 建筑工程 BIM 技术产业化集成应用研究.33 软土中心城区复杂环境下深大基坑群施工关
2、键技术及应用.35 大型复杂建筑工程施工控制技术研究与示范.37 波音 737 完工及交付中心项目综合技术研究.39 雄安站复杂异形劲性清水混凝土施工技术研究与应用.41 超 400m 的倾斜单向收缩偏心结构超高层建筑关键施工技术.43 大型儒家仿古建筑智慧建造技术.45 超限大跨度机库钢屋盖精准建造关键技术.47 庐山西海景区大跨度球类运动场馆空腹网格结构设计及建造关键技术研究.49 雷神山医院机电快速安装综合技术.51 工业化多高层钢结构住宅施工关键技术研究与应用.54 大型科技场馆绿色建造关键技术与应用.56 大跨度复杂场馆建造关键技术研究.59 基坑内地下水渗流机理及抗浮水头计算方法的
3、研究与应用.61 复旦大学相辉堂修缮复原关键技术研究与示范.62 建筑物长距离及复杂移位关键技术的研究与应用.65 高空百米跨度多层钢连廊整体提升和平移关键技术.66 城市中心区高层建筑改造关键施工技术研究与应用.68 受限空间大跨钢桁架经济建造关键技术研究与应用.70 滨海文化中心大型城市文化综合体关键施工技术研究与应用.72 超高层结构快速高效施工成套综合技术研究.74 高层吊脚楼设计与施工关键技术研究及应用.76 湖相地层中超高层建筑百米级基桩关键技术及应用.78 深大基坑自动化监测及智能化预警系统技术.80 预应力索网与格构式支撑组合柔性旋转平台施工技术.82 能源和工业篇 喜马拉雅地
4、区复杂地质隧洞双护盾 TBM 关键技术.87 海上风机结构多源动力分析方法及全寿命设计技术.89 城市密集区叠合上盖建筑的超高压地下变电站建设关键技术与应用.91 复杂地质条件下深部凿井水害防治关键技术研究与应用.93 塔式太阳能光热发电站设计技术研究与应用.95 伊拉克哈法亚油田三期 1000 万吨/年地面工程关键技术研究及应用.97 高海拔、大温差、高烈度区压力钢管设计与施工技术.99 深厚粘土层多圈非等强复合冻结壁关键技术研究与应用.101 基于“IP+光”的电力通信网控制与防御关键技术及应用.104 多泥沙大中型水库增建减淤发电工程建设关键技术.106 复杂水利水电工程智能建管关键技术
5、及平台.108 平原枢纽高落差大流速导截流关键技术.110 激光雷达复杂场景建筑物质量安全遥感检测技术研究与应用.112 深井松软极破碎巷道围岩内外承载协同控制关键技术与工程示范.114 城中采煤沉陷区人居环境与生态一体化重构关键技术.116 高砾质土心墙堆石坝复杂坝料关键技术与工程应用.119 丰满水电站重建工程碾压混凝土坝关键施工技术.121 400m 级全钢衬超长斜井施工关键技术.123 复杂条件引水隧洞长距离施工关键技术.125 一种核电站安全壳钢衬里模块化施工方法.128“三大一高”消突技术在立井井筒揭突出煤层施工中的研究与应用.130 斜井井筒栈桥式全闭环整体液压模板台车研制与应用
6、.132 水电工程防渗帷幕运行可靠性综合评价研究.135 煤化工（焦化）粗苯加氢装置成套施工技术.137 铁路桥梁篇 超大跨度双层公路悬索桥设计建造创新技术.141 高速铁路 445m 跨径混凝土拱桥设计关键技术.144 超大吨位转体桥关键技术及应用.146 大节段钢桁梁整体制造、架设关键技术.148 大跨度自锚式悬索桥先斜拉后悬索施工关键技术.150 艰险山区大跨双层公铁钢箱系杆拱桥关键技术.153 大型桥梁结构智能健康监测云平台研究及应用.155 超高超重拱形钢索塔提滑组合安装关键技术.157 新型高塔单索面大吨位非对称钢混结合梁斜拉桥设计与建造技术研究.160 青藏高原铁路大跨提篮式钢管
7、混凝土拱桥拱肋安装技术.162 宽幅钢箱及钢箱结合梁斜拉桥上部结构关键技术及应用.165 艰险山区铁路框架式新型抗滑支挡结构工程技术研究.167 高精度激光移动扫描技术在铁路工程中的应用研究.169 高架站单双线箱梁架设施工方法.172 高铁隧道长距离穿越软塑性黄土地层施工技术研究.174 隧道快捷建造与智能监测关键技术.176 空间异形扭转钢主塔反对称公路斜拉桥建造关键技术.178 伶仃洋海域跨海大桥设计新技术.181 曲塔宽梁部分斜拉桥建造关键技术研究简介.183 BIM 环境下企业级项目管理数据采集与共享技术研究.185 强腐蚀低负温下混凝土性能劣化及对策的全寿命成套技术研究及应用.18
8、7 连续刚构拱桥主拱大节段异位拼装、纵移和提升施工关键技术研究.190 连续复合曲线高铁接触网精确测量计算及施工关键技术研究和应用.193 H 型钢柱智能车简介.195 基础设施篇 机械法联络通道建造成套技术研究与应用.199 远洋吹填珊瑚砂岛礁机场建造关键技术研究与应用.201 隧道掘进机高效破岩实验系统研制及应用.204 建筑固废资源化利用成套技术研究.206 富水复杂地层盾构渣土改良及安全保障关键技术.208 高海拔复杂地质特长公路隧道关键施工技术.210 复杂山区铁路隧道高位穿越巨型溶洞综合处置与安全控制关键技术.212 明挖综合管廊快速施工关键技术及其装备.214 复杂地层双护盾 T
9、BM 设计、研制与施工成套技术研究.216 全断面掘进机刀具智能诊断系统.218 斯里兰卡汉班托塔海港发展项目二期工程设计与施工关键技术研究.220 中深层地热地埋管管群供热系统成套技术研究与应用.223 高瓦斯特长地铁山岭隧道建造关键技术.226 新型深层水泥搅拌船（DCM）研制.229 复杂海况长距离组合梁桥快速施工技术.231 恶劣海况复杂地质条件桥梁施工关键技术.234 数字化城市轨道交通工程建造管理系统研发及应用.236 城市地下综合管廊设计关键技术及全生命周期管理系统应用.238 干热大温差盐碱地区试车场超大斜面高速环道综合施工技术.240 复杂受限空间市政工程快速更新建造成套技术
10、.242 地铁工程在城区特定敏感建（构）筑物环境下风险控制及关键修建技术.245 盾构管片钢筋笼自动化制造及应用.247 空间三维异形桥墩 BIM 建模应用技术研究.250 2019 年工程建设十项新技术名单.252 2020 年工程建设十项新技术名单.253 2021 年工程建设十项新技术名单.254 3 自航式沉管运输安装一体船及施工成套 技术的研发与应用 深中通道是连接深圳市和中山市的世界级超大“桥、岛、隧、地下互通”集群工程，沉管隧道总长 6845m，是世界首例双向八车道钢壳混凝土沉管隧道，沉管段长度 5035m，由 26段标准管节、5 节渐宽段管节和一节最终接头组成标，标准管节重约
11、77000 吨；沉管最大沉放水深约 40m。浮运吃水约 10.4m，工程地点距离桂山岛预制场 50km。本项目的沉管隧道作为目前世界最长、国内首条长大公路沉管隧道具有以下难点：管节尺寸大、型号多、类型多；基槽内抗横流长距离横拖和安装风险高；穿越社会航道多，航道切换次数多，占用航道时间较长，海事安全管控难度大；自然条件复杂；航道等临时工程挖泥量大。为解决上述难题，中交第一航务工程局有限公司主持研发集“功能一体、船管一体、结构一体、动力一体”的自航式沉管浮运安装一体船“一航津安 1 号”，成功解决了超大型沉管长距离浮运安全风险高、施工难度大、施工效率低等技术难题，让沉管浮运安装步入了快车道，成为我
12、国外海沉管施工的又一国之重器。1.方案比选 项目团队从预制设施投资、公共航道占用、挖泥量、工效、回撤可行性 5 个方面进行综合分析，通过对比沉放驳方案、半潜船方案和一体船方案，最终选定一体船方案作为浮运安装方案。2.一体船研发及施工成套技术研究 项目团队针对工程难点重点明确一体船研制应具备可运载多种结构形式和尺度的沉管、兼备浮运和安装功能、航行稳定性特别是抗横流稳定性、可长距离浮运、避免公共航道封航、减少挖泥量、适应外海施工和施工高效经济的八大目标。在概念设计和方案设计两阶段期间，开展了沉管运输安装一体船运输航行快速性研究、航迹稳定性及回转性能研究、抗横流定位能力、船管动力响应及空间缆系协同、
13、船管连接形式及受力研究、船体结构强度和船体稳性研究的七项主要研究工作，为一体船在不同航道限制下的主推动力配置、侧推动力配置、缆绳配置及支墩拉索等提供必要的技术依据。最终确定了船型及主尺度、总体布置、施工功能配置、推进器及动力配置、总功率和作业窗口条件4 等六项主要内容。自航式沉管浮运安装一体船主尺度为总长 190.4m，总宽 75m，型深 14.7m，为双片体式，配置 8 台 120t 移船绞车，6 台 80t 定位绞车，6 台 40t 提升绞车，8 台 25t 牵引绞车。主推配置 2 台 9280 kW 主机，船艏、船艉分别配置 4 台 3000kW 和 4 台 2600kW 侧推主机。具备
14、施工操作、施工测控和视频监控 3 个子系统，共计 10 项功能，保障施工高效安全。同时项目团队分别对“拓宽坞门和深坞区方案”与“建设坞外作业区”和两种预制厂方案进行了比选，最终选择“拓宽坞门和深坞区方案”并完成了桂山岛预制厂匹配性改造方案。通过舾装工艺和测量标定方法研究、一体船进出坞工艺研究、浮运工艺研究、定位安装工艺流程研究，确定管节沉放安装、管节对接、水力压接、管节精调等工艺步骤和关键控制指标。自航式沉管浮运安装一体船施工图 3.应用效果和效益 自航式沉管浮运安装一体船及成套工艺成功已应用于深中通道 E1-E13 管节浮运施工，经受了四个季节自然条件变化的实际检验，航行稳性和操控性能、自动
15、循迹驾驶功能等各项指标全面达到预期。沉管浮运安装效率较传统工艺提升一倍以上，最大航速达到 5.8kn，航迹偏移量控制在 1.8m 以内，原地转向可达到 10/min，在 40m 水深条件下，安装精度控制在 4cm以内，大幅减少每节沉管的封航时间 70%以上，综合估算降低油耗 35%，减少了海洋环境污染，经济和社会效益显著。该项成果共获得 28 项专利，其中国际专利 2 项，发明专利 5 项，经中国水运行业协会评价，成果达到国际领先水平。4.创新点（1）首次提出了沉管浮运安装一体化概念，研发建造了“功能一体、船管一体、结构一体、动力一体“的沉管浮运安装一体船，解决了沉管长距离浮运安全风险高等技术
16、难题。（2）首次研发了一体船沉管浮运安装成套施工工艺，实现了沉管浮运安装效率较传统工艺提升一倍以上，在 40m 水深条件下，安装精度控制在 4cm 以内。（3）首次研发应用了具有沉管测控等十大功能的数字化施工控制系统，提升了施工管理信息化水平。5（4）首次研发了多缆协同的空间缆系船管同步安装缆系统，提高了安装定位精度和安装效率，降低了操控难度及安装缆剐蹭基槽边坡的风险。（5）首次将 DP 系统用于一体船循迹航行控制，航迹偏移量控制在 1.8m 范围内；并将DP 系统应用于沉管浮运过程中，提高抵抗横流和稳定航行的能力，减少航道宽度，大幅降低航道疏浚量。（6）研发了实时动态监测船管姿态和相对运动状
17、态、船体和船管连接结构受力和变形等关键安全指标，并实现了关键控制指标自动报警，保障了船舶施工安全。5.结语 通过深中通道和港珠澳大桥工程的实践，我们已经形成了一套以一体船为核心的沉管机械化、自动化施工的关键核心装备群和核心技术，为今后类似工程提供了一套高效、保质、安全、环保的解决方案。完成单位：中交第一航务工程局有限公司、中交一航局第二工程有限公司、中交天津港湾工程研究院有限公司、深中通道管理中心、中交一航局第三工程有限公司 完 成 人：李一勇、潘 伟、张乃受、宿发强、宋神友、李增军、王 强、岳远征、宁进进、王洪涛、由广君、陈伟乐、刘德进、刘亚平、冯海暴、苏长玺、寇晓强、周延利、韩 涛、黄 涛
18、 完成单位：中交第一航务工程局有限公司、中交一航局第二工程有限公司、中交天津港湾工程研究院有限公司、深中通道管理中心、中交一航局第三工程有限公司 完 成 人：李一勇、潘 伟、张乃受、宿发强、宋神友、李增军、王 强、岳远征、宁进进、王洪涛、由广君、陈伟乐、刘德进、刘亚平、冯海暴、苏长玺、寇晓强、周延利、韩 涛、黄 涛 6 稠油开发采出液高效处理及资源化利用技术 新疆浅层稠油、超稠油属优质环烷基原油，被誉为原油中的“稀土”，是炼制火箭煤油、耐极寒机油、特种级沥青等国家重大工程和国防尖端装备急需产品的稀缺资源，是国家重大战略需求。该类资源主要分布在准噶尔盆地西北缘，资源量 10 亿吨，具有油藏埋深浅
19、（125m450m）、地层温度低（1525）、原油粘度高（最高达 500104mPa.s）、黏土含量高（0.1%5%）等特点，主要采用蒸汽吞吐、SAGD 等热采方式进行开发，传统地面工艺及设备不能满足高干度注汽和油水处理指标要求，水、热资源利用率低，具体体现在：1.采出液乳化严重，油水分离困难，常规工艺处理 30 天无法交油。新疆稠油环烷酸含量高，分子极性很强，Zeta 电位高达 6070mV，具有明显的胶体稳定特征；同时杂原子分布均匀，脱水温度下的油水密度差在 0.01g/cm3，极易发生自乳化，微观上呈稳定的 O/W、W/O混合乳化状态。胶体和乳液的双重稳定特性决定了油水分离困难。2.现有
20、锅炉不能同时满足高干度注汽和净化水回用的双重要求。为提高超稠油开发效果，需大幅提高注入蒸汽的干度。而常规锅炉不能同时满足高干度注汽和净化水回用的要求，在新疆干旱缺水背景下，面临大量清水补充和污水外排的双重压力。此外，随着采出水中矿化度、硅含量的逐年升高，增加了采出水处理难度，进一步加剧了水资源供需矛盾。3.传统的开式集输流程不能满足环保和热能利用的需要。“开式”集输工艺具有操作简单、运行稳定等优点，但生产过程伴随着蒸汽损耗和伴生气的无组织排放，不符合安全、环保要求。此外，稠油热采过程地面系统余热资源具有点多、面广、品位低的特点，热能利用率通常不足 70%，开式流程不具备热能回收条件。对于超稠油
21、开发而言，油藏、采油及地面是一个有机结合的整体，若上述生产难题不能在较短的时间内得到有效解决，将成为制约新疆环烷基特种油品稳产上产的因素之一。为了填补国内超稠油开发地面配套技术空白，加快新疆油田超稠油工业化应用进程，从2009 年开始，中油（新疆）石油工程有限公司联合新疆油田公司、新疆科力公司等多家单位，陆续启动近 20 项局级及以上科研项目，建立了 6 个先导试验工程，攻克了多项世界级难题，形成了新一代稠油热采地面工程配套技术体系，实现了稠油开发复杂采出液高效处理和资源化利用，经同行院士、专家鉴定，整体技术达到国际领先水平。本项目形成的创新性成果包括：1.发明高温复杂采出液高效脱水技术，脱水
22、效率较常规大罐沉降工艺提高 30 倍以上。创新“先破胶失稳，再破乳脱水”的油水分离方法，发明基于环氧丁烷为共聚单体的耐高温（220）7 有机化学剂产品，突破了有机药剂合成温度（140）禁区，发明了倾角 915的高温仰角强制对流脱水装备，4 小时脱水率达 99.5%，原油黏度上限拓宽至 170000mPa.s。2.创新低成本净水技术，发明世界首台可回用含盐水的过热汽包注汽锅炉，稠油污水回用率达到 90%以上。创新了具有除硅和净化协同作用的一体化水处理技术，发明了 RO-MVC组合深度除盐工艺，创新“净段降盐保汽、盐段控热排盐”的分段蒸发水循环技术，发明世界首台回用高含盐水的循环流化床锅炉，给水矿
23、化度限值由国际标准的 2mg/L 拓宽到2000mg/L，蒸汽过热 30，破解了污水回用产生过热蒸汽的难题，累计回用稠油污水 4.56亿吨。3.发明高温无动力密闭集输和低品位余热高效利用技术体系，系统密闭率 100%，热能综合利用率同比提升 20 个百分点。创新了“多相复杂流体循环冷却”工艺和“直接接触式氧化还原”脱硫技术，发明了基于“注采一体化、双线集输、集中换热”特点的高温（180）无动力密闭集输工艺和装备，形成热能高效回收利用技术体系，建成国内外首个全油田全流程密闭的超稠油生产基地，系统密闭率 100%，热能综合利用率由传统 70%提高到 90%以上，年节能 65 万吨标准煤。本项目知识
24、产权成果丰硕，获国家授权发明专利 18 项、加拿大国际发明专利 2 项、国家实用新型专利 49 项，形成中国石油技术秘密 13 项、集团公司自主创新重要产品 3 项、标准规范 2 项、软件著作权 2 项，发表论文 30 篇，研发并推广具有自主知识产权的一体化设备12 类 309 台套。基于上述关键技术，形成了“三高一低（高干度注汽、高温集输、高效脱水、低成本污水回用）+物联网”的地面标准化建设模式，并在新疆风城油田进行了工业化应用，建成了中石油首个超稠油密闭集输处理示范基地，系统密闭率 100%，水、热资源循环利用率达到 90%以上。核心技术覆盖稠油产能 490 万吨，百万吨产能地面投资降低
25、14.6%，吨油单耗同比降低 21.4%，累计回用油田污水 4.56 亿吨，年节能 65 万吨标煤，累计节约生产成本 39.21 亿元，为国家的“绿水青山”战略做出了重要贡献，经济社会效益显著。本项目成果已应用到加拿大、哈萨克斯坦、委内瑞拉等稠油区块地面工程中，中石油海外矿权储量 126 亿吨，推广应用潜力巨大。完成单位：中国石油工程建设有限公司、中国石油新疆油田分公司 完 成 人：黄 强、蒋 旭、夏新宇、单朝辉、张书华、胡筱波、卜魁勇、于 庆、贺吉涛、张侃毅、周京都、李 倩、于海洋、刁建华、马 兵、杨立辉、贾庆鹏、高 青、武文静、顾 凯 完成单位：中国石油工程建设有限公司、中国石油新疆油田分
26、公司 完 成 人：黄 强、蒋 旭、夏新宇、单朝辉、张书华、胡筱波、卜魁勇、于 庆、贺吉涛、张侃毅、周京都、李 倩、于海洋、刁建华、马 兵、杨立辉、贾庆鹏、高 青、武文静、顾 凯 8 建筑垃圾模块化处置工艺及设备研发 随着我国社会经济逐步进入高质量发展阶段，建筑垃圾排放量急剧增加，近年来每年建筑垃圾产生量达 20 亿吨，而其资源化率不足 10%，带来严重的环境负荷，成为城市发展与美丽中国建设中的新问题。2020 年新修订的固废法，对施工现场的建筑垃圾明确提出“应当编制建筑垃圾处理方案，采取污染防治措施，并报县级以上地方人民政府环境卫生主管部门备案”，“应当及时清运工程施工过程中产生的建筑垃圾等固
27、体废物，并按照环境卫生主管部门的规定进行利用或者处置”，“不得擅自倾倒、抛撒或者堆放工程施工过程中产生的建筑垃圾。”2021 年 6 月发改委新颁布的“十四五”循环经济发展规划对建筑垃圾资源化率提出明确要求，2025 年将达到 60%。作为建筑垃圾主要的产生源头之一，施工现场的建筑垃圾包括施工现场开挖的成分复杂的杂填土，大型场馆拆除产生的废弃混凝土，集中拆除产生的砖混建筑垃圾等，通常呈现出以下几个特点：点位多，分布广；处置场地面积较小；垃圾产生后处置比较迫切；垃圾的产生时间短，混入的生活垃圾和其他垃圾较少，垃圾的成分相对简单。这种类型的建筑垃圾若直接运至固定终端或临时设施处置，一方面运输距离较
28、远，另一方面运输过程中穿行城区对周边环境和市容影响较大；若就地采用简单破碎筛分处置工艺，其杂物成分不能被有效分选出，“大垃圾”变“小垃圾”，无法实现建筑垃圾的资源化利用、就地消纳。因此，开发一种功能完整、灵活机动、满足施工现场占地面积特点的技术迫在眉睫。项目组通过大量的市场调研、实验室试验、理论分析、中试以及生产线跟踪测试，开发了用于建筑垃圾资源化处置的模块化处置技术及装备，解决了建筑垃圾资源化处置行业受场地、投资成本、垃圾成分等难题的制约，实现了建筑垃圾资源化处置工艺的定制化设计、快速达产、灵活转场，年处置能力可达 30 万吨/年，建筑垃圾资源化率达 98%，再生产品被广泛应用于市政基础配套
29、、湿地公园、海绵城市建设、水体治理、园林造景等领域，为推动我国循环经济发展提供了重要的科技支撑。主要科技创新如下：1.开展了建筑垃圾资源化处置的主体设备及非标件的小型化开发，并实现无地基安装。整条处置线占地面积不超过 60 米*8 米，占地面积降低约 85%；设备外形尺寸小满足道路运输要求，6 台 18 米车即可实现全部设备的运输。2.开发了具有不同功能的模块单元，包含粗碎、分选、细碎、筛分、输送、环保、控制9 等，根据市场需要可实现各模块的自由组合拼接，缩短建设周期至 7 天，降低建设投资成本80%以上；3.研发了建筑垃圾模块化智能管理系统，实现对建筑垃圾的在线计量、云平台监管、核心设备的预
30、知维护、配电系统的智能管控，提升了处置线的智能化水平，提高了项目生产效率。该技术成果获国家授权发明专利 5 项、实用新型专利 4 项、软件著作权 16 项，参编 2 项行业标准，在北京、上海等 7 个建筑垃圾处置项目的 10 条处置线实现了成果转化，应用引领和示范作用明显。该技术每年为企业新增营业收入约 2.13 亿元，年新增利润约 1704 万元，社会、经济和生态效益显著，推动了“无废城市”建设。由北京市住房与城乡建设委员会组织的科技成果评价，对项目创新技术给予高度评价，认为项目总体达到国际先进水平，其中模块化设计达到国际领先水平。2019 年该技术入选生态环境部“无废城市”首批先进适用技术
31、目录，2020 年入选国家发改委“绿色技术”目录，北京市新技术新产品（服务）认定，中国环境卫生协会 2020 年新装备典型示范，2021 年第二十二届中国专利优秀奖。完成单位：北京建工资源循环利用投资有限公司 完 成 人：王 淼、李 烁、王琦敏、张 磊、于家琳、赵国锋、陈向阳、崔福龙、袁振航，周 俊、姚家胤、刘文才、李岩凌、平庆海、张 颖、石玉春、刘 伟、许瑞卿、曹 建、许宝亮 完成单位：北京建工资源循环利用投资有限公司 完 成 人：王 淼、李 烁、王琦敏、张 磊、于家琳、赵国锋、陈向阳、崔福龙、袁振航，周 俊、姚家胤、刘文才、李岩凌、平庆海、张 颖、石玉春、刘 伟、许瑞卿、曹 建、许宝亮 1
32、0 一种循环施工升降机系统及实施方法 一、研究背景、目的及意义 施工升降机是高层建筑垂直运输的重要交通工具，现有常规施工升降机经过数十年的发展，虽取得长足进步，但仍逃不出“单根导轨架最多运行两部梯笼”的限制，在高层建筑施工中，需要布置多台施工升降机才能满足运输需求，升降机占用施工空间大，多机协同工作效率低下，极大的影响了高层建筑的建造工期。中建三局研发的“单塔多笼循环运行施工升降机”（以下简称循环电梯）新技术，全球首创提出在单根导轨架上循环运行多部升降机梯笼。梯笼可以在高空中旋转 180变换轨道，施工升降机单根导轨架的运输能力可以提升 3-10 倍，具备多级安全保障措施和群控调度控制系统，安全
33、高效，是高层建筑建造神器；循环电梯推动了建筑业的发展，减少钢材等资源消耗，对后续施工工序的影响小，有利于建筑业“双碳”目标的实现。二、专利质量，包括评价“三性”和“文本质量”新颖性：本专利具有明显的新颖性。全球首次提出在单根导轨架上循环运行多部施工升降机梯笼，与常规施工升降机有明显的不同。经两次委托第三方专业检索机构对本专利技术查新，其结论均为：除委托单位获得的专利以外，单塔多笼循环运行施工电梯的研究与应用在国内外文献中未见报道。创造性：本专利具有以下创新点：1、发明了循环施工升降机系统，实现在单根导轨架上循环运行多部梯笼。2、发明了旋转换轨装置，实现梯笼在高空变换轨道。3、发明了竖向卸载附着
34、装置，升降机导轨架可以无限制加高。全部为首创新技术。实用性：本发明专利属于基础性专利，专利成果已获得制造许可证，成为产品，可以在 150m 以上建筑中应用，目前已成功在一批重大标志性工程项目中应用。说明书已经清楚、完整地公开发明的内容，并使所属技术领域的人员能够理解和实施；公布了一种循环施工升降机系统及其组成，公布了旋转换轨装置的主要形式和设置位置，公布了竖向卸力附着装置的设置原则。权利要求书清楚、简要；明确了循环升降机的主要布置形式，分区设置原则和方式，明确了曲线导轨架的组合方式，布置原则。权利要求说明有理11 有据，保护范围合理；详细说明了循环升降机的实现方法和步骤，可以重复实施，权利要求
35、保护范围合理；详细说明了曲线导轨架的实现方法和关键工艺，权利要求保护合理。三、技术先进性 与常规施工升降机相比，本专利中的旋转换轨技术可实现 40s 一键自动换轨；分段卸载技术可减小导轨架材料厚度 50%以上，可无限加高；曲线导轨技术，良好贴合建筑外立面，平均缩短进站通道 20%以上；整个循环施工升降机系统，全球首创，单台设备运力可提升 4-10倍，安全高效。关键技术 国内外同类技术先进性对比 整体循环运行技术“循环运行升降机技术”全球首创，在单根导轨架上能循环运行多部梯笼，其运载能力可提升 310倍，而且高度越高，提升越大。旋转换轨技术“旋转换轨机构”全球首创，能实现吊笼一键高效安全地变换轨
36、道，换轨时间最快仅需 40 秒，且具备自动检错纠错功能。竖向附着技术“竖向卸力附着”系行业首创，通过分段卸载导轨架荷载，减小底部导轨架壁厚 50%左右，架设高度不再受限，通用性强。曲线导轨技术 适应楼层的微曲线导轨架技术，对超高层外立面适应性高，平均缩短进站通道 20%以上，适应性强。循环施工升降机可以在超过 150m 高度的高层建筑建造中使用，能够适应建筑物外立面的曲线变化，技术通用性强。四、运用保护措施及成效 本专利成果已成功在武汉中心工程，武汉绿地中心工程、深圳城脉中心工程等重大标志性工程项目成功应用，累计经济效益超 3400 万元。围绕本专利进行了系列专利的申报，目前已获 19 项专利
37、授权，其中发明专利 12 项。专利完成单位建立了完善的科研课题管理办法和专利知识产权保护制度；签订专利知识产权成果转化内、外部合作协议，加大专利推广力度，强化落地应用。专利成果之新装备已通过国家权威机构型式试验，取得制造许可，可批量生产销售。同时，专利完成单位积极申报国际专利，已经通过 PCT 申请国际专利，即将进入国外市场。五、社会效益及发展前景 本专利成果受到行业及社会高度关注，登上央视“颺声”节目向全球推介，受邀做论坛报告二十余次，主流媒体报道数十次。专利成果之新装备亮相上海宝马全球机械展及中国建筑科技大会等，参观交流达数万人次。循环施工升降机将陆续在一批住宅和公建项目推广应用，预计建造
38、工期平均节约超 1 个月，创造效益超过 1 亿元。本发明之成果获中国建筑工程总公司科学技术一等奖；被认定为中国建筑重大科技成果；12 荣获中建总公司工法；获评中施企协首届高推广价值专利大赛特等奖，获评中国建筑业协会行业年度十大创新技术。完成单位：中建三局集团有限公司 完 成 人：张 琨、王 辉、孙金桥、李 迪、叶 贞、周 勇 完成单位：中建三局集团有限公司 完 成 人：张 琨、王 辉、孙金桥、李 迪、叶 贞、周 勇 13 艰险山区高速铁路特大跨度混凝土拱桥 关键技术及应用 为解决东西部发展不平衡，打好脱贫攻坚战，我国启动了新时代的“西部大开发”和“交通强国”战略，作为交通先行的高铁网向西部山区
39、快速推进。然而，我国西部地形起伏剧烈，深沟峡谷和不良地质广泛分布，建造环境十分恶劣；另一方面，由于高速铁路曲线半径大，采用传统展线攀越高山峡谷及绕避不良地质十分困难，迫切需要建设更大跨度桥梁。混凝土拱桥具有刚度大、温差变形小等优点，与高速铁路高平顺要求最为契合，而且经济性好，是跨越深沟峡谷的首选桥型。沪昆高速铁路为绕避岩溶和煤矿采空区，在跨越北盘江峡谷时，需要修建 445 米跨度的混凝土拱桥。而当时国内最大跨度的铁路混凝土拱桥仅为 178 米，国外最大跨度的高铁混凝土拱桥也仅为 270m，要在峡谷地区建造跨度 445m 混凝土拱桥并满足时速 350km 运行要求，设计、建造和运营面临以下四大难
40、题：1、对于平顺性要求极高的高速铁路大跨度拱桥，如何解决“特大跨度-高平顺性”的尖锐矛盾。2、国内外缺乏高速铁路大跨度拱桥变形控制基准和设计方法。随着拱桥跨度的增加，桥梁变形增大，在列车、收缩徐变、温度等联合作用下，桥梁变形随时间和季节不断变化，且山区复杂多变的温湿环境，传统的变形分析方法精度低、离散型大，无法支撑高速铁路桥梁毫米级变形控制。3、随着跨度增大，混凝土应力急剧增加，传统施工方法，拱桥施工工序复杂、建设周期长，峡谷大风环境高空作业风险高，成拱技术待创新。4、峡谷风影响列车运行安全，高山峡谷养护维修困难。面向国家重大战略需求，结合铁道部及国家自然基金重点研发项目，项目组历经多年科技攻
41、关，从结构体系、设计方法、成拱技术、运维系统四个方面创新了艰险山区高速铁路特大跨度混凝土拱桥的建造与运维关键技术，支撑了国家高速铁路在西部艰险山区的发展。项目的总体思路、创新成果和应用概况如图 1 所示。14 图 1 项目总体思路、创新成果和应用概况 本项目成果成功应用于以世界最大跨度混凝土拱桥沪昆高铁北盘江特大桥为代表的多个国家级重大工程，推动了高铁混凝土拱桥跨径从 270m 到 445m 的巨大提升。主要技术创新包括：1.构建了高铁特大跨度混凝土拱桥高平顺结构体系。首创了“T 构连续梁”拱上全连续结构，解决了桥面短波不平顺难题，提升特大跨度拱桥的平顺度；顺应拱圈内力分布特征和刚度需求，提出
42、了“鱼尾形”等高整体箱拱结构，降低了劲性骨架设计安装难度。2.提出了高铁特大跨度混凝土拱桥的变形控制基准与设计方法。揭示了桥面横向挠度与梁端相对折角的映射关系，提出了拱桥整体横向变形的控制基准，以线路竖曲线半径要求为牵引，建立了桥面竖向变形控制基准，填补了特大跨度高铁拱桥变形控制基准的空白。考虑山区温湿环境作用，建立了劲性骨架混凝土拱圈的收缩徐变修正模型，探明了厚壁空心拱圈结构在不均匀温度作用下的细观应变和宏观变形分布规律，实现了特大跨度混凝土拱桥在自然环境中变形的精准控制。3.创新发展了艰险山区特大跨度混凝土整体箱拱的成拱技术。提出了“拱脚先期成形+分环平衡浇筑”的两阶段成拱方法，在拱脚处先
43、期形成全断面拱圈，降低了拱圈分环平衡浇筑段的有效跨度，实现了拱圈断面应力的削峰填谷。研发应用了铁路拱桥 C80 高强混凝土劲性骨架，提出了带初应力的钢管混凝土承载力计算方法。创新提出了钢管拱劲性骨架无风缆悬臂安装、节段模块化集成化吊装等工艺，适应了艰险山区的恶劣建造环境，实现了劲性骨架和拱圈外包混凝土的高精度工业化建造。4.研发了艰险山区峡谷环境中的高铁桥梁运维保障系统。研发了桥面导风屏障，保障了时速 350km 列车在峡谷紊乱大风环境下安全运行。研发了桥面竖向变形的实时智能监测、调节系统，为桥面长期高平顺性提供了保障。研发了特大跨度拱圈底面检查车系统，实现了艰险山区拱桥检查常态化。四大难题支
44、撑了国家高速铁路向西部艰险山区发展的重大战略桥面平顺难保障变形控制无标准成拱技术待创新运营维护需完善四大创新1、特大跨度混凝土拱桥高平顺结构体系2、混凝土拱桥变形控制基准与设计方法3、适应艰险山区的整体箱拱成拱技术4、艰险山区的峡谷环境桥梁运维系统项目成果1、建成了世界最大跨度的混凝土拱桥沪昆高铁北盘江特大桥2、获授权国家发明专利21项，实用新型专利15项，省级工法7项3、出版专著1部，论文35篇（SCI和EI18篇），支持行业标准1部4、支撑了多个高速铁路大跨度混凝土拱桥的建造，经济效益显著5、提升了复杂艰险山区高速铁路选线自由度，促进了西部高铁建设艰险山区高速铁路特大跨度混凝土拱桥关键技术
45、与应用15 本成果授权国家发明专利 21 项，实用新型专利 15 项，获省级工法 7 项，发表论文 35 篇，出版专著 1 部，为 1 部行业标准的编制提供了可靠数据，解决了艰险山区高速铁路特大跨度混凝土拱桥建造与运维的关键技术难题，支撑了沪昆高铁北盘江特大桥等国家重大工程建设。项目成果创造了经济效益 10.91 亿元，荣获了铁道学会科技一等奖、中国中铁科学技术特等奖等多项科技荣誉。以秦顺全、陈政清院士领衔的评价委员会一致认为“项目成果总体达到国际领先水平”。完成单位：中铁二院工程集团有限责任公司、中铁广州工程局集团有限公司、中国铁路经济规划研究院有限公司、西南交通大学、中国铁道科学研究院集团
46、有限公司、沪昆铁路客运专线贵州有限公司 完 成 人：陈 列、吴克非、徐 勇、谢海清、柯松林、陈克坚、胡京涛、马庭林、李豪、张红旭、赵人达、黄嘉亿、何庭国、杜 锐、廖云沼、高芒芒、李小珍、黄 毅、陈让利、任 伟 完成单位：中铁二院工程集团有限责任公司、中铁广州工程局集团有限公司、中国铁路经济规划研究院有限公司、西南交通大学、中国铁道科学研究院集团有限公司、沪昆铁路客运专线贵州有限公司 完 成 人：陈 列、吴克非、徐 勇、谢海清、柯松林、陈克坚、胡京涛、马庭林、李豪、张红旭、赵人达、黄嘉亿、何庭国、杜 锐、廖云沼、高芒芒、李小珍、黄 毅、陈让利、任 伟 16 天然气处理新工艺及设备关键技术 随着全
47、球天然气工业的大发展和天然气处理工艺的不断变革，根据国家能源战略和节能环保政策，着力研究解决油气田地面工程中面临的设备防腐、天然气含汞、高温含硫尾气排放超标和硫磺回收高温设备衬里垮塌等重大工程技术难题，开展“天然气处理新工艺及设备关键技术”研究，势在必行。金属涂层防腐技术通过分析金属涂层国内、外技术现状，结合材料力学、压力容器复合板技术特点和防腐机理，建立压力容器金属涂层性能指标评价体系，通过实验研发高含 H2S及高含盐工况下压力容器金属涂层材料配方、涂层成型工艺和施工方法；实现压力容器金属涂层与基体间的结合强度不低于 200Mpa，远超现有技术（强度80MPa），涂层孔隙率小于0.1%，远超
48、现有技术（孔隙率1%），金属涂层在高含盐、含硫化氢环境下无点蚀，HIC、SSC、SCC 试验合格，均匀腐蚀速率0.05mm/a；同耐腐蚀复合板设备相比，可节约成本 50%以上。天然气脱汞技术通过分析对比典型脱汞剂的性能特征，利用室内检测比对和现场试验验证筛选出国产天然气脱汞剂，开发气相脱汞工艺包，形成“低温分离+国产吸附剂”的国产脱汞工艺；国产脱汞剂的脱汞效率高于 99%，远超进口（90%）脱汞效率，天然气出口汞含量低于 2000ng/m3；国产吸附剂成本比进口低 60%。高温含硫尾气处理技术分析现有高温烟气脱硫方法的优缺点，通过实验研究和现场试验测试，发明了高温、高浓度 SO2尾气进行余热回
49、收、新型浸没急冷、碱液脱除 SO2工艺包及“急冷+脱硫除尘+烟囱排放”为核心的三合一多功能脱硫塔的成套技术；实现高温含硫尾气 SO2脱除效率高达 99.9%远超常规技术的 90%，烟气出口 SO2浓度小于 100mg/m3，排放烟气温度小于 100；亚硫酸盐催化氧化率大于 99%，不产生外排水和二次污染；比引进装置节省投资近 50%，每吨脱 SO2节约运行费 40%。硫磺回收高效环壁保护燃烧炉集成技术利用热力设备测试平台进行测试和验证，开发新型环壁保护自动点火燃烧器，通过数值模拟分析优化设备结构，得出设备衬里厚度、温度和流量的关联优化公式，形成硫磺回收高温燃烧设备集成技术；新型高效环壁保护燃烧
50、器，打破进口垄断，等当量燃烧时环壁衬里保护区温度控制在 12001600、远低于常规技术的1700，在大型硫磺回收装置上使用，燃烧器燃烧平稳，无异常振动和噪声；国产大型燃烧器比进口产品节约成本 60%，高温燃烧设备降低成本约 30%。17 本成果已经获得授权发明专利 6 件、实用新型专利 4 件，中国石油技术秘密 2 项、科技创新产品 4 项，论文 6 篇。经查新，国内外未见与本成果相同的创新技术；经专家鉴定，本成果整体水平达到国际先进，其中高温尾气脱 SO2技术和硫磺回收高效环壁保护燃烧炉集成技术达到国际领先水平。本成果先后获得中国石油工程建设有限公司技术发明一等奖，2020 年中国工程建设
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