天津大学研发新技术为高铁建设“护航”，变形控制提升至毫米级

一项在地下工程建设领域取得突破的创新技术近日在新建高铁项目中得到成功应用。记者从天津大学获悉，6月12日，由该校郑刚教授团队研发的智能囊体扩张主动控制技术，在新建天津至潍坊高速铁路滨海站房基坑工程中发挥了关键作用，不仅有效保障了邻近交通要道的安全，更将结构变形控制精度提升了一个数量级。

紧邻风险区域，施工挑战严峻

新建津潍高铁滨海站房基坑工程规模庞大，其基坑长457米、深23.7米。该工程的巨大挑战在于其地理位置的敏感性——基坑距离承担繁忙车流的海河隧道最近处仅8.7米。滨海地区的特殊地质条件，即高压缩性、低强度、富含粘粒的近代海相软土，使得施工扰动极易导致邻近隧道出现错缝、渗水等安全隐患。

“我们转变思路，变‘被动’为‘主动’。” 天津大学郑刚教授点明了新技术的核心要义。

从“被动抑制”到“主动补偿”

传统的地下工程变形控制方法属于“被动控制”，主要依赖于强化基坑自身的支护结构、优化分区开挖顺序或对扰动土体进行注浆加固，以达到整体抑制变形的目的。郑刚团队研发的新技术则是一种颠覆性的“主动控制”策略。

该技术的关键在于一系列预埋在保护目标（如隧道）周围土体中的特制囊体。当基坑开挖导致周围土体应力卸荷时，这些囊体能够根据监测数据精准膨胀，主动补偿损失的土体应力，从而实现“以局部控局部”的定向、定位、定量调控。

这里提及的“应力”，即材料单位面积上所承受的内力，它决定了土体的平衡状态。施工引起的应力变化是导致土体变形和位移的根本原因。

技术应用成效显著

通过在津潍高铁滨海站房基坑工程中的实际应用，该项智能囊体扩张主动控制技术成功将邻近海河隧道的运营安全风险降至最低。更为重要的是，其控制效果将原本通常以厘米计量的地下工程变形，成功提升至毫米级精度，标志着我国在这一领域取得了技术上的重要进步。

这项技术的成功应用，为今后在复杂敏感环境下进行大型地下工程施工，提供了更为精确和可靠的变形控制方案，对保障重大基础设施的安全建设与运营具有直接的示范意义。

天津大学团队研发智能囊体扩张技术 变形控制精度达毫米级

一项可显著提升地下工程施工控制精度与效率的新技术，已在工程实践中展示出实际成效。天津大学郑刚教授团队研发的囊体扩张智能实时控制技术，通过部署高精度监测系统与数字孪生模型，形成“感知—建模—仿真—决策—调控”闭环，实现了对隧道位移的毫米级主动控制。

技术核心：“智慧大脑”闭环控制

该技术的关键在于搭建了一个实时的控制体系。团队在施工现场部署了高精度测量与高频实时监测系统，数据经无线传输汇入云端。随后，由预先构建的数字孪生模型动态计算囊体需扩张的深度与体积，并根据实时监测数据不断修正预测模型。这种循环模式相当于为基坑安全控制安装了一个可以实时分析与决策的“智慧大脑”。在天津中心妇产科医院基坑工程中，该工程距天津地铁三号线仅9米，通过此项技术分阶段主动控制，隧道位移得到有效管控。

数据显示，该工程同时节约费用约500万元，缩短工期近30天。

多重效益显著：降本增效并重

据研究团队介绍，对比国内外同类技术，智能囊体扩张技术带来了显著的综合效益。在技术性能上，它将变形控制能力提升至毫米级精度。在工程经济性方面，该技术可降低工程材料消耗20%至40%，并将综合造价降低80%至90%。此外，工期也能缩短15%至20%。基坑工程是土木工程施工中，为进行地下结构施工而在地面开挖的深坑，其施工安全与稳定性至关重要，尤其在对邻近既有设施进行保护时。

应用场景广泛 平衡开发与保护

该技术的应用前景广阔。天津大学郑刚教授表示，这项技术可广泛应用于基坑开挖、盾构隧道等各类地下工程。其核心价值在于能对邻近的隧道、桥梁、建筑物、地铁车站及高铁路基等敏感设施实施精细化保护。这为解决城市地下空间开发与既有基础设施安全防护之间的矛盾，提供了一个更为精巧的技术平衡点，有望在地下工程领域推广应用。