2025IBTC精選報(bào)告 | 日本工程院外籍院士蔣宇靜
閱讀：次 發(fā)布人：橋梁與隧道
2025年11月22日-23日，中國(guó)工程院工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)暨第十三屆國(guó)際橋梁與隧道技術(shù)大會(huì)（IBTC 2025）在天津成功召開(kāi)。大會(huì)深入貫徹落實(shí)黨的二十屆四中全會(huì)精神，以“新質(zhì)生產(chǎn)力賦能交通基礎(chǔ)設(shè)施智能建養(yǎng)與韌性安全”為主題開(kāi)展高質(zhì)量學(xué)術(shù)報(bào)告與研討，涌現(xiàn)出一批具有前瞻性和實(shí)踐價(jià)值的研究成果。
作為中國(guó)乃至國(guó)際范圍內(nèi)反映重大工程建設(shè)與技術(shù)創(chuàng)新的重要交流平臺(tái)，為更好傳播科技前沿成果、推動(dòng)行業(yè)創(chuàng)新進(jìn)步，大會(huì)組委會(huì)特別推出《2025IBTC精選報(bào)告回顧》，分享專家精彩觀點(diǎn)。本期聚焦日本工程院外籍院士、日本長(zhǎng)崎大學(xué)副校長(zhǎng)蔣宇靜的大會(huì)報(bào)告《隧道結(jié)構(gòu)病害綜合“檢-診-治”一體化技術(shù)研究》↓↓↓
▲蔣宇靜院士在大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)分享報(bào)告
一、研究背景：隧道運(yùn)維壓力凸顯，現(xiàn)存三大痛點(diǎn)
我國(guó)隧道規(guī)模全球第一，但30%-40%早期建成隧道已提前進(jìn)入亞健康狀態(tài)，病害泛在化制約行業(yè)發(fā)展，借鑒日本老齡化隧道運(yùn)維教訓(xùn)，補(bǔ)齊運(yùn)維短板刻不容緩。
1、病害現(xiàn)狀：隧道病害由受力作用、材料老化、地形地質(zhì)引發(fā)，國(guó)內(nèi)多數(shù)隧道未到30-50年大中修周期，已出現(xiàn)開(kāi)裂、滲漏、變形等損傷，且行業(yè)重建設(shè)、輕管理，缺乏精細(xì)化全壽命運(yùn)維體系。
2、日本經(jīng)驗(yàn)警示：日本80年代建成隧道已全面老齡化，維修費(fèi)用占總投資76%，曾發(fā)生頂板脫落重大傷亡事故；運(yùn)營(yíng)37年的青函海底隧道，存在開(kāi)裂、漏水、底板鼓起等典型病害。
3、行業(yè)短板：當(dāng)前隧道運(yùn)維存在檢測(cè)效率低、健康評(píng)估不精準(zhǔn)、加固效果差三大核心難題，也是本次技術(shù)研發(fā)的核心方向。
二、多元病害協(xié)同檢測(cè)技術(shù)：高速自動(dòng)化精準(zhǔn)識(shí)別
摒棄傳統(tǒng)人工檢測(cè)弊端，研發(fā)成套無(wú)損檢測(cè)裝備與多技術(shù)融合方案，實(shí)現(xiàn)表觀與內(nèi)部病害、高速巡檢與高精度檢測(cè)同步完成，識(shí)別精度達(dá)毫米級(jí)。
1、核心裝備：研發(fā)兩套專用設(shè)備，一套適配高速行車場(chǎng)景，采用紅外非可視光線檢測(cè)，不干擾交通；另一套融合激光測(cè)振、攝影與掃描技術(shù)，覆蓋多場(chǎng)景內(nèi)外病害檢測(cè)。
2、核心模塊：搭建四大技術(shù)模塊，涵蓋表觀病害自動(dòng)檢測(cè)、AI智能裂紋識(shí)別、常時(shí)微動(dòng)內(nèi)部檢測(cè)、內(nèi)部缺陷定量推斷，實(shí)現(xiàn)全維度精準(zhǔn)識(shí)別。
三、結(jié)構(gòu)健康評(píng)估技術(shù)：定量力學(xué)評(píng)價(jià)體系
突破傳統(tǒng)模糊評(píng)估局限，建立多維度定量評(píng)估方法，精準(zhǔn)判定隧道健康等級(jí)，為病害治理提供科學(xué)依據(jù)。
1、裂縫評(píng)估：創(chuàng)新四分區(qū)量化評(píng)估法，結(jié)合裂紋指向性指標(biāo)與分布密度分形維數(shù)，清晰劃分襯砌健康等級(jí)，已在日本工程驗(yàn)證可行。
2、內(nèi)部損傷評(píng)估：建立常時(shí)微動(dòng)評(píng)價(jià)體系，通過(guò)結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性推斷內(nèi)部損傷，關(guān)聯(lián)剛度參數(shù)，實(shí)現(xiàn)缺陷定量判定。
3、力學(xué)評(píng)價(jià)：研發(fā)專用裝備，模擬動(dòng)靜載下?lián)p傷發(fā)展，分析襯砌與圍巖接觸狀態(tài)對(duì)結(jié)構(gòu)承載力的影響。
四、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)：高性能薄型補(bǔ)強(qiáng)方案
選用新型FRP格子筋材料，搭建配套設(shè)計(jì)與長(zhǎng)期性能預(yù)測(cè)體系，形成高強(qiáng)、耐蝕、易施工的高效補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)。
1、材料優(yōu)勢(shì)：FRP格子筋比重為鋼筋1/5，抗拉強(qiáng)度達(dá)鋼筋2-2.5倍，耐火耐蝕，加固層僅1公分，不占用隧道空間，適配海底、水工等特殊環(huán)境。
2、配套技術(shù)：基于剛度等效準(zhǔn)則建立定量設(shè)計(jì)方法，結(jié)合流變理論預(yù)測(cè)長(zhǎng)期運(yùn)維效果，針對(duì)不同圍巖差異化選型。
3、工程應(yīng)用：已在日本高速、水工隧道落地，補(bǔ)強(qiáng)效果顯著，適合防腐、輕量化加固場(chǎng)景。
五、總結(jié)與啟示
本次研發(fā)的“檢-診-治”一體化體系，全面破解隧道運(yùn)維痛點(diǎn)，貼合國(guó)內(nèi)隧道病害治理需求，具備極強(qiáng)實(shí)用價(jià)值。
1、核心成果：形成檢測(cè)、評(píng)估、補(bǔ)強(qiáng)三大閉環(huán)技術(shù)，補(bǔ)齊隧道全壽命運(yùn)維短板，完善行業(yè)技術(shù)體系。
2、行業(yè)啟示：我國(guó)需借鑒已有的成功經(jīng)驗(yàn)，提前布局隧道病害防控，推動(dòng)建設(shè)與運(yùn)維并重，保障交通基礎(chǔ)設(shè)施長(zhǎng)效安全運(yùn)行。
<p style="margin-bottom: 16px; font-size: 16.002px; line-height: 1.6em; color: rgb(64, 64, 64); font-family: DeepSeek-CJK-patch, Inter, system-ui, -apple-system, BlinkMacSystemFont, " segoe="" ui",="" roboto,="" "noto="" sans",="" ubuntu,="" cantarell,="" "helvetica="" neue",="" oxygen,="" "open="" sans-serif;="" text-align:="" center;="" margin-top:="" 16px;"="">文/大會(huì)組委會(huì)綜合整理
▲蔣宇靜院士在大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)分享報(bào)告
報(bào)告結(jié)合日本隧道運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)與國(guó)內(nèi)課題成果，聚焦我國(guó)隧道亞健康病害高發(fā)、運(yùn)維體系不完善的痛點(diǎn)，搭建“檢測(cè)-診斷-治理”一體化技術(shù)體系，破解行業(yè)核心難題，為隧道全壽命周期安全運(yùn)維提供解決方案，核心內(nèi)容如下：
