2025年9月25日-26日,第十二届国际地下空间开发大会(IFUS 2025)在上海成功召开,汇聚了国内外顶尖专家,围绕主题“创新 韧性 智慧”展开深入探讨,涌现出一批具有前瞻性和实践价值的研究成果。组委会特别推出IFUS报告系列精选,分享专家精彩观点与深度洞见,持续赋能行业发展。
本期聚焦中铁第一勘察设计院集团有限公司极端环境岩土和隧道工程智能建养全国重点实验室智慧维养所所长亢邈迒的大会报告《隧道及地下空间工程智能建养技术探索与实践》,报告从勘察、建造、运维三个阶段,系统介绍了铁一院在复杂艰险山区及城市敏感环境下隧道工程智能建养方面的工程实践与技术突破。

▲亢邈迒所长在IFUS2025大会现场做报告
天空地一体化勘察,破解复杂山区勘察难题
亢邈迒指出,复杂艰险山区沿线滑坡、泥石流、崩塌、雪崩等地质灾害类型多样,具有规模大、分布广、破坏力强等特点,对铁路规划建设与安全运营影响巨大。传统勘察手段在高原复杂艰险山区面临自然条件恶劣、地质环境复杂、高质量地理数据获取难等挑战。
为此,铁一院构建了“天空地”综合勘察技术体系。通过融合多源、多精度、多时相光学和微波卫星数据,实现了广域大尺度地质灾害的判识和解译。创新中低空非接触式勘察技术,实现了地表及地下高精度立体地质信息提取。综合多角度地面立体勘察技术,实现了区域构造、地下岩-水-热-力等多元信息的高精度采集。
在卫星遥感方面,团队采用多光谱、热红外、微波遥感等多源数据。结合多光谱与高光谱遥感数据,开展了康玉隧道岩性、矿物定量识别及岩溶风险评价。基于热红外遥感数据,为川藏铁路拉月、易贡等长大深埋隧道高地温热害勘察提供了支撑。通过InSAR与GNSS联合反演,实现高陡岸坡变形监测,为隧道进出口选址提供依据。
团队还提出分块视差处理真实感场景模型构建与量测理论,通过卫星、航空影像立体像对无缝拼接,构建大范围真实感可量测三维场景,解决了复杂环境勘察“看不清”“测不准”难题。利用机载LiDAR和倾斜摄影技术,实现了隧道洞口隐蔽性地质灾害的精确快速判识和岩体结构面信息的定量提取。
此外,铁一院创新了高海拔复杂地形区深部地下工程航空物探勘察技术,将长大深埋隧道工程航空物探深度提高至3000米,攻克了极复杂高原山区超低空物探数据采集技术难题。创立了复杂环境区隧道工程千米级多角度勘探技术,实现超深水平孔360°全孔全息成像,为岩体完整性分析和围岩等级划分提供定量依据。
基于上述成果,铁一院构建了极复杂艰险山区铁路工程重大地质灾害风险评估方法,创建了“广域避灾-局部优化-少量整治”的避灾选线方法,相关成果已应用于川藏铁路、滇藏铁路、中尼铁路、伊宁至阿克苏等铁路工程。
亢邈迒介绍,随着基础设施向极端环境挺进,隧道工程建设面临超大埋深、极高地应力、超高岩温等挑战。针对拉月隧道国内外罕见的“93度沸水”高温湿热防治难题,铁一院构建了“控制热源+综合降温+排堵结合+监测预警”热害主动控制技术体系,隧道内温度降幅达9-14°C、湿度降幅达11%~25%。团队研发了高效智能降温除湿制冷装备,并通过铁道学会首台套认证,掌子面20米内温度平均降幅10.2℃。
在引汉济渭秦岭隧洞工程中,隧洞全长98.3公里,最大埋深2012米。铁一院创新了超长距离隧洞贯通测量新方法,贯通测量精度提高35%,贯通距离超过40公里。针对岩爆防治,构建了综合防治技术体系,基于微震监测实现岩爆预测分析及智能预警,成功防治4000余次岩爆风险事件。团队还构建了隧道施工安全风险防控与智能辅助决策系统,实现了施工状态高精度实时感知、态势研判、动态预警、智能决策的智能建造成套技术体系。
面向城市敏感区,铁一院开展了城市地下大空间网络化安全拓建关键技术研究,建立了5大类网络化拓建模式,首创了扰动分级控制技术体系。成果应用于西安地铁8号线、西安火车站改造等40余项工程,推广至全国14座城市。
亢邈迒指出,我国运营隧道总长度居世界首位,但隧道智慧维养仍处于起步阶段。针对穿越活动断裂带隧道的震害问题,铁一院建立了基于损伤和能量指标的铁路隧道地震安全性评价及预警技术,构建了动力响应无线全息感知技术框架,提出了“分区设防、消能减震、节段抗断、预留空间”的抗震韧性结构设计体系,成果应用于兰新大梁隧道震害复旧及川藏铁路隧道等工程。
在隧道检测方面,铁一院研发了高精度移动三维激光扫描装备,实现隧道水平收敛、环片椭圆度、管片错台、限界测量等几何状态检测,较国外同类产品精度提高一倍。通过阵列相机获取隧道全断面影像,基于人工智能技术自动识别裂缝、渗水、破损等病害,构建了大规模高质量标准化样本数据集,成果应用于青藏铁路格拉段、兰新高铁、福州地铁等工程。
针对传统现浇套衬方式效率低的问题,团队研究UHPC装配式套衬结构设计及快速修复技术,同步开展高效修复装备研发。基于物联网技术构建了隧道健康监测云平台与智能诊断技术体系,实现海量监测数据的高效存储、秒级查询响应及智能预警,相关平台已应用于西安、北京、太原、青岛等城市20余项隧道健康监测项目。
亢邈迒最后介绍了极端环境岩土和隧道工程智能建养全国重点实验室的基本情况。该实验室依托中铁第一勘察设计院集团有限公司、西南交通大学、深圳大学组建,设置信息感知、灾变防控、智能建造及智慧维养四个研究方向,致力于打造岩土和隧道工程领域国家战略科学力量。
文/大会秘书处整理