央廣網(wǎng)天津6月16日消息（記者張強(qiáng) 見(jiàn)習(xí)記者楊輝）在新建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、富含黏粒的近代海相軟土為主，如此近距離的工程，稍有不慎就可能引發(fā)海河隧道錯(cuò)縫、滲水，甚至威脅行車安全。如何確�；�坑開(kāi)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)。

第二代囊體擴(kuò)張智能實(shí)時(shí)控制隧道位移工程應(yīng)用（央廣網(wǎng)發(fā)天津大學(xué)供圖）

傳統(tǒng)基坑施工中，面對(duì)鄰近重要設(shè)施的嚴(yán)苛變形要求，通常采用加強(qiáng)支護(hù)、分區(qū)開(kāi)挖、土體注漿加固等被動(dòng)控制措施。這些方法本質(zhì)上是在“預(yù)測(cè)”變形基礎(chǔ)上，盡可能“減小”后續(xù)可能發(fā)生的變形，但無(wú)法逆轉(zhuǎn)已經(jīng)產(chǎn)生的變形。且?guī)r土工程充滿不確定性，土層分布、土質(zhì)參數(shù)、施工過(guò)程都充滿變數(shù)，導(dǎo)致變形預(yù)測(cè)精度降低，加大了精細(xì)化變形控制難度。

團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人鄭剛教授介紹，團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)“被動(dòng)”為“主動(dòng)”，傳統(tǒng)被動(dòng)控制的方法是“以整體控制局部”——通過(guò)控制基坑支護(hù)體系來(lái)控制整體土體變形，從而保護(hù)影響區(qū)內(nèi)的局部目標(biāo)對(duì)象。而主動(dòng)控制則實(shí)現(xiàn)了“以局部控制局部”——只需主動(dòng)調(diào)控局部目標(biāo)對(duì)象土體的應(yīng)力和變形，就能精準(zhǔn)控制整個(gè)變形影響區(qū)，達(dá)到“四兩撥千斤”的效果。

基于這一理念，團(tuán)隊(duì)研發(fā)了第一代囊體擴(kuò)張主動(dòng)控制技術(shù)。該技術(shù)在土體中預(yù)置特制囊體，當(dāng)基坑開(kāi)挖引起周圍土體應(yīng)力卸荷而導(dǎo)致地下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生擾動(dòng)變形，囊體按預(yù)定深度、預(yù)定體積、預(yù)定形狀膨脹，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域土體與結(jié)構(gòu)變形的靶向、精細(xì)調(diào)控，通過(guò)多次擾動(dòng)變形產(chǎn)生-擾動(dòng)變形糾正的循環(huán)過(guò)程，始終將地下結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)變形控制在允許范圍內(nèi)。

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。團(tuán)隊(duì)在施工現(xiàn)場(chǎng)部署了高精度測(cè)量設(shè)備和高頻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸匯入云端智能分析平臺(tái)，由數(shù)字孿生模型動(dòng)態(tài)計(jì)算囊體需要擴(kuò)張的深度與體積，并通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)修正預(yù)測(cè)模型，再下達(dá)指令精準(zhǔn)執(zhí)行。整個(gè)過(guò)程形成一個(gè)“感知—建�！�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)。這一成果由天大團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜研發(fā)，在中鐵建設(shè)集團(tuán)等單位的積極配合與現(xiàn)場(chǎng)支持下成功落地應(yīng)用，是深度貫徹“產(chǎn)學(xué)研用”相結(jié)合創(chuàng)新模式的生動(dòng)體現(xiàn)。

鄭剛表示，該技術(shù)在第一代控制技術(shù)基礎(chǔ)上已升級(jí)為第二代。在實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)總變形控制的前提下，當(dāng)被保護(hù)目標(biāo)的變形在施工過(guò)程中達(dá)到控制值后，后續(xù)基坑開(kāi)挖便可實(shí)現(xiàn)近零增量變形控制，即被保護(hù)目標(biāo)基本不再發(fā)生變形，從而最大程度減少對(duì)其的擾動(dòng)。該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于基坑開(kāi)挖、盾構(gòu)隧道等地下工程，對(duì)鄰近隧道、橋梁、建筑物、地鐵車站及高鐵路基等實(shí)施精細(xì)化保護(hù)，對(duì)保障各類交通基礎(chǔ)設(shè)施和重要工程在鄰近擾動(dòng)下的服役安全具有重大意義。