在新建的天津至濰坊高速鐵路濱海站房施工現(xiàn)場(chǎng)，一個(gè)長(zhǎng)達(dá)457米、深達(dá)23.7米的巨型基坑穩(wěn)穩(wěn)地坐落在工地上。而它旁邊，海河隧道正晝夜不息地承載著車流。兩者最近處，僅隔著8.7米。

天津?yàn)I海地區(qū)土體以高壓縮性、低強(qiáng)度、富含粘粒的近代海相軟土為主。如何確保基坑開挖期間海河隧道安然無(wú)恙？天津大學(xué)鄭剛教授團(tuán)隊(duì)給出了一套全新的解決方案——智能囊體擴(kuò)張主動(dòng)控制技術(shù)。

團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人鄭剛教授介紹，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的智能囊體擴(kuò)張技術(shù)，在土體中預(yù)置特制囊體，當(dāng)基坑開挖導(dǎo)致周圍土體應(yīng)力卸荷時(shí)，囊體精準(zhǔn)膨脹，產(chǎn)生附加應(yīng)力，從而補(bǔ)償因基坑開挖卸載損失的土體應(yīng)力，使隧道鄰近土體應(yīng)力始終保持穩(wěn)定狀態(tài)。更巧妙的是，這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“定向、定位、定量”的精細(xì)調(diào)控。整個(gè)過(guò)程形成一個(gè)“感知—建模—仿真—決策—調(diào)控”的閉環(huán)，相當(dāng)于給基坑安全控制裝上了一個(gè)會(huì)思考的“智慧大腦”。

在津?yàn)H高鐵濱海站房工程中，這項(xiàng)技術(shù)經(jīng)受住了實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)，有效保障了海河隧道的安全運(yùn)營(yíng)。此外，對(duì)比國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)，智能囊體擴(kuò)張技術(shù)將變形控制能力從厘米級(jí)提升至毫米級(jí)，工程材料消耗降低20%—40%，綜合造價(jià)降低80%—90%，工期縮短15%—20%。以天津市中心婦產(chǎn)科醫(yī)院基坑工程為例，該工程距天津地鐵三號(hào)線僅9米，通過(guò)分階段實(shí)時(shí)主動(dòng)控制，隧道位移被有效管控，同時(shí)取消了部分被動(dòng)控制措施，基坑回歸正常設(shè)計(jì)，節(jié)約費(fèi)用約500萬(wàn)元，縮短工期近30天。

鄭剛教授表示，這項(xiàng)技術(shù)可廣泛應(yīng)用于基坑開挖、盾構(gòu)隧道等地下工程建設(shè)過(guò)程中對(duì)鄰近的隧道、橋梁、建筑物、地鐵車站、高鐵路基等實(shí)施精細(xì)化保護(hù)，未來(lái)在地下空間開發(fā)與既有設(shè)施安全防護(hù)之間，找到更精巧的平衡點(diǎn)。

記者 單煒煒 通訊員 梁紹楠

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