1、城市地下综合管廊安全防控技术研究及示范，“公共安全风险防控与应急技术装备”专项，国家重点研发计划，2017-2021。

       该项目为解决城市地下综合管廊渗漏和结构失稳的关键科学问题和管廊快速防渗和结构稳定性修复的关键技术，形成完善的管廊渗漏和稳定性理论,研发高强抗渗防腐、快速堵漏和稳定性防护修复技术及配套装备，使我国在该领域掌握核心技术并达到国内领先和国际先进水平，为地下综合管廊系统的长期高效、健康和安全运行提供理论、技术和装备的最优解决方案。课题研究内容包括管廊主体结构的高防腐、高抗渗性能地聚物混凝土研究、管廊快速堵漏修复技术研究和结构稳定性的安全防护修复技术研究。研究在充分调研国内外的技术现状，通过引进、消化、吸收和再创新的途径，采用自动化、智能化控制、大数据等先进的技术和设计理念，从工艺、材料和设备方面进行技术创新，研发用于管廊防渗和结构性安全防护修复的新技术、新材料和新工艺，研制具有自主知识产权的装备，以大量测试和试验数据为研究依据，通过工程示范应用对取得的理论和技术成果进行验证。

 

 

2、复杂条件下长距离曲线顶管及管幕施工关键技术研究，交通部重点研究课题，港珠澳大桥珠海连接线管理中心，2012-2017。

       珠海连接线拱北隧道是港珠澳大桥海中桥隧主体与国家高速公路网连接枢纽，由于工程沿线下穿全国第一大通关口岸拱北口岸和茂盛围军事管理区等敏感地带，为确保施工不影响口岸正常通关，暗挖段首次采用“曲线顶管管幕+水平冻结止水帷幕”创新工法。该隧道平面线形为255m的组合曲线，由167m圆曲线和88m缓和曲线组成，隧道高23.8m，宽22.2m，顶部埋深约5m，隧道开挖面积达到336.8m²，整个管幕由36根外径1620mm钢管组成，相邻顶管间距仅为355~358mm，工程规模世界罕见。加之，周边地形、地质条件复杂，地面建筑多，地下管线及邻近桩基密集，并且与城市道路多次交叉或重叠，使之成为业内技术难度巨大、挑战性极强的建设项目之一。为解决工程实施过程中所面临的技术难题，项目业主联合设计、施工及科研高校等单位，申报交通运输部科技司课题——“港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道建设关键技术与应用研究（项目编号：2013318J11300）”，本研究中心承担的“复杂条件下长距离曲线顶管及管幕施工关键技术研究”为该项目的子题一。通过本课题研究，系统解决了富水复合软土地层顶管设备选型、组合曲线顶管管幕精度控制、高水压顶管安全始发、接收技术及管节接头密封性、复合地层曲线顶管泥浆制备及控制、复杂地质条件下顶管施工潜在事故处理和管幕施工变形控制等工程难题，形成了曲线顶管管幕施工技术指南，可以后续类似工程提供科学的指导。同时，通过现场及室内试验，对曲线顶管顶进力、管节应力、管周压力进行了监测研究，并建立相应的计算模型，推动曲线顶管技术理论的发展。

 

 

3、城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程专题，水体污染控制与治理国家科技重大专项，科技部，2009-2013。

（待补充。。。）

 

 

 

4、HDD管道穿越环空泥浆固结变形特性研究（编号：51074144），国家自然科学基金面上项目，2010-2013。

       在采用水平定向钻进（HDD）这一高新技术穿越大江、大河进行管道工程施工时，遇到了如地面冒浆、管道破坏、管涌等诸多工程问题及其相关的基础理论问题，制约了该油气管道建设新技术的推广应用。研究解决采用HDD 技术穿越河流堤岸时所产生的上述问题，特别对于大直径管道穿越工程（如西气东输二线的直径1219mm 的管道）竣工后，如何揭示管道和钻孔孔壁之间可达400mm 的环空间隙内所留下大量混合泥浆的固结变形规律，评价其对河流堤防的潜在危害和对防洪的影响，研究其对管道造成损伤或破坏的潜在影响，确保管道竣工后的安全运行等，都至关重要。本课题结合西气东输管道工程项目中普遍采用的HDD管道穿越技术，以HDD 管道穿越工程竣工后的环空泥浆为研究对象，重点开展环状空间中混合泥浆的固结变形规律、渗流场对环空混合泥浆固结变形的影响规律、环空混合泥浆体固结变形对堤防安全的影响、管道和环空混合泥浆体相互作用等研究，揭示其固结变形特性等关键科学问题，具有重要的工程实际意义和科学价值。

 

 

5、大直径HDD孔内流场动力学特征及其对岩屑运移的影响研究（编号：51204152），国家自然科学基金青年项目，2013-2015。

       在水平定向钻（HDD）扩孔过程中，钻井液流速随着孔径的增加而降低，孔内的流场衰减明显，岩屑在孔内分层分布并以推移质方式运移，岩屑运移效率不足30%。而钻井液排屑效率低正是导致大直径HDD工程中各种孔内事故频繁发生的重要原因之一。如我国西气东输二线的管道穿越工程中，大直径HDD工程的一次穿越成功率已降低至20%以下，孔内平均事故超过3次，在一些地层复杂的河流穿越工程中，如兰-郑-长长江穿越、渭河穿越、琶江穿越等工程，卡钻、钻杆断裂等孔内事故甚至超过10次。钻井液的携砂能力和排屑效率不仅与其粘度和流动性相关，而且与孔内钻井液流场的动力学特征以其与岩屑的耦合关系密切相关。本项目主要研究大直径HDD 孔内流场动力学、岩屑的分布和运移特征，通过相似理论和正交实验原理设计模型实验，对HDD孔内流场的轴向、切向流速、剪切应力、剪切速率等动力学参数进行研究，然后分析不同流场与钻井液性能、钻屑特征和钻进参数之间的耦合关系，掌握大直径HDD 孔内岩屑在上述耦合关系下的分布和运移规律，并结合计算机模进行对比分析和验证，建立岩屑运移的数学模型，为增加大直径HDD 排屑效率合理选择钻井液、控制钻屑尺寸、泵量、钻压等参数提供理论依据，并为研发新工艺和设备提供理论指导和实验基础。

 

 

6、城市地下管道自动化快捷物流系统基础研究，国家自然科学基金面上项目（编号：50478084)，2005。

       本项目为我国最早对城市地下管道自动化快捷物流系统进行研究的科研项目，该项目在调研德国、美国、荷兰等国家在感到物流系统领域的研究现状后，重点调研相关研究对管径和车辆尺寸方面的研究和可行性分析，并提出了相应的模型。

 

 

7、水平定向钻扩孔反循环形成机理及其应用研究（41772391），国家自然科学基金项目面上项目，2018-2021。

       随着水平定向钻技术铺设管道直径增加，水平定向钻钻孔直径增大，环空泥浆流速显著降低：当钻孔直径超过1000mm时，环空泥浆平均流速低于0.01-0.02m/s。在低环空泥浆流速下，扩孔岩屑易于沉积在钻孔底部形成岩屑床，造成钻杆因扭矩过大而断裂、管道因回拖力过大而被破坏等事故，严重影响工期，增加施工成本。提高泥浆低剪切速率下的粘度，改善泥浆悬浮性能对大粒径岩屑的运移效率有一定提高，但是高粘度泥浆回收困难，且循环压力需求高，容易造成冒浆事故；管道回拖时粘滞阻力大，回拖困难。反循环技术由于其所需泥浆泵量低、排渣效果好、钻进效率高等优势已广泛应用于石油钻井领域以提高环空岩屑运移效率，并产生了良好的经济效益。本项目结合水平定向钻扩孔工艺特点，对大孔径比环形空间反循环的形成机理及条件进行深入研究。研究成果将为反循环在水平定向钻领域的应用提供理论基础，并为水平定向钻反循环扩孔设备的设计、反循环扩孔施工参数的确定提供实验数据。研究成果的应用将极大提高水平定向钻扩孔钻进时的排渣效率，有效降低泥浆耗量及成本，降低水平定向钻铺管工程的施工风险，对推动水平定向钻技术的发展具有重大意义。