天健集團高度重視企業科技創新，把科創引領作為企業高質量發展的技術保障，致力于加強新型業務的創新示范與推廣研究，注重技術與科技人才的儲備。目前，天健集團有6個科研機構：企業技術中心、院士工作站、博士后工作站、指瀝青研究所、海綿城市及地下空間技術研究院、天健BIM中心。近年來，在綠色建造、裝配式建筑、建廢處理與利用等方面不斷強化創新應用。
近年來，深圳市市政總公司、天健坪山建設公司、深圳市水務技術服務公司獲國家級高新技術企業認證。經深圳市科協批準，天健集團成立科學技術協會。
天健集團注重加強科技的橫向聯系，關注技術創新的系統性和實用性。與同濟大學、深圳大學、湖南大學、長沙理工大學等多個高校、科研院所開展深層次合作，加強科研技術攻關與人才聯合培養以及科研成果的轉化落地。
截至2023年10月，公司擁有7項國家級工法、45項省級工法、95項發明專利、208項實用新型專利。
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1個中心
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2個工作站
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3個研究機構
2008年，基于集團公司技術發展需要，成立了深圳市市政工程總公司技術中心。2011年5月，技術中心成為深圳市建筑行業首家獲得市級認定的企業技術中心。
研究方向：
1）地下空間與綜合管廊的技術研究
2）BIM技術在市政工程的應用研究；
3）橋梁裝配式預制構件的研究；
4）建筑廢棄物資源化高效利用關鍵技術研究與應用；
5）水環境治理及提升改造的綜合研究。
一、院士（專家）工作站
2018年11月，集團正式揭牌成立院士工作站。集團成為深圳市建筑施工企業第1家，市屬國企第5家，全市第9家成立雙院士工作站的企業。
研究方向：
1）土木建筑工程結構、結構安全維護技術研究
2）道路工程的應用研究；
3）地下綜合管廊、地下空間技術研究；
4）城市道路的智慧管養。
深圳市副市長劉應力和國家人事部侯建國處長為天健集團（市政總公司）企業博士后工作分站揭牌（全國建筑企業第二家）
二、博士后科研工作站
天健集團博士后科研工作站于1999年12月經國家人事部和深圳市人事局批準成立，是全國建筑行業首家企業博士后工作站。
研究方向：
1）水環境修復、水處理等方面應用研究；
2）裝配式橋梁施工技術；
3）國有控股上市企業的金融工具及應用；
4）建筑廢棄物再生骨料用于瀝青混合料技術研究；
5）溫拌瀝青混合料技術應用研究。
四、海綿城市聯合研究中心
2016年8月11日，天健集團與水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院（簡稱“南科院”）在南京市舉行“天健集團—南科院海綿城市聯合研究中心”簽約暨揭牌儀式，這是深圳市第一家院企合作的海綿城市研究機構。
研究領域：
1）地下空間與綜合管廊的技術研究
2）雨污水管網工程海綿城市建設及水環境綜合治理關鍵技術研究及應用
3）BIM技術在海綿城市及地下空間應用的研究
4）水環境治理及提升改造的綜合研究
5）城市地下空間工程施工新技術
五、瀝青技術研究所
2016年9月20日，天健集團瀝青技術研究所正式掛牌，成為深圳首家專門從事瀝青技術研究的專業機構。
研究領域：
1）建筑廢棄物的綜合再生利用研究。
2）泡沫溫拌高RAP再生瀝青混合料路用性能研究。
3）降噪透水路面技術研究。
4）顆粒狀彩色瀝青技術研究。
5）海綿城市建設技術研究。
6）在鞏固溫拌瀝青、再生瀝青、彩色瀝青等綠色技術研究。
7）高等院校、科研院所等外部科研單位技術推廣應用。
六、城市地下空間技術研究院
天健集團自1995年起一直致力于地下空間技術的開發和應用研究，于2016年成立了深圳市第一家專注城市地下空間技術研究與應用的專業機構—天健集團城市地下空間技術研究院。
研究領域：
市政隧道工程、城市軌道交通工程、綜合管廊、頂管工程等。
七、天健BIM中心
根據集團BIM技術規劃，2018年底已建成企業級BIM中心。成為深圳BIM技術推廣的先行者。
研究領域：
1、設計BIM應用研究（結構與地形模型創建、專業綜合與碰撞檢查、環境分析、凈空凈高分析、室內外漫游模擬、預制構件方案拆分、機電工程量統計、預制構件數量統計）；
2、施工BIM應用研究（施工BIM模型移交管理、施工BIM模型創建、BIM圖模會審、施工總平面布置、施工方案模擬、BIM關鍵節點優化、專業綜合與碰撞檢查、大型設備吊裝模擬、BIM施工交底、BIM現場施工指導、工程量統計、竣工模型創建移交）；
3、BIM管理平臺應用研究（合同管理、招投標管理、履約支付管理、變更管理、簽證管理、質量管理、安全管理、文檔管理、廉政管理、進度模型展示、無人機、PC構件管理、塔吊設備安全管理、升降機監控安全管理、揚塵噪音監控、視頻設備管理、實名制及分賬制管理等功能）
八、壩道工程醫院深圳分院
2019年12月11日，深圳首家工程醫院——壩道工程醫院深圳分院在天健集團正式揭牌。
近年來，我國堤壩大壩、隧道地鐵、道面工程、橋梁、地下管道及綜合管廊等基礎設施建設規模巨大，養護修復任務繁重，安全保障與可持續運維面臨諸多挑戰，工程醫院應運而生。通過建成基礎設施“體檢-診斷-修復-搶險”綜合服務體系，搭建工程病害診治與除險加固、產業發展與培育、科學研究、人才培養及工程技術人員培訓的開放共享公益服務平臺，在全國成立了30多家地區性特色分院。深圳分院成立后，將與總院及其他分院協同合作，通過深化“政產學研用”融合，將調動全國優秀資源為提升深圳基礎工程設施安全運維水平提供有力技術、產品及人才支撐。
研究領域：
1、堤壩大壩、隧道地鐵、道面工程、橋梁、地下管道及綜合管廊等基礎設施“體檢-診斷-修復-搶險”綜合服務。