2025IBTC精選報告 | 天津大學副校長鄭剛
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2025年11月22日-23日，中國工程院工程科技學術研討會暨第十三屆國際橋梁與隧道技術大會（IBTC 2025）在天津成功召開。大會深入貫徹落實黨的二十屆四中全會精神，以“新質生產力賦能交通基礎設施智能建養與韌性安全”為主題開展高質量學術報告與研討，涌現出一批具有前瞻性和實踐價值的研究成果。
作為中國乃至國際范圍內反映重大工程建設與技術創新的重要交流平臺，為更好傳播科技前沿成果、推動行業創新進步，大會組委會特別推出《2025IBTC精選報告回顧》，分享專家精彩觀點。本期聚焦天津大學副校長、“長江學者獎勵計劃”特聘教授鄭剛的大會報告《軟土地區大型基坑工程建造變形控制與韌性安全》↓↓↓
▲鄭剛教授在大會現場分享報告
一、軟土地區工程變形控制的嚴峻挑戰
我國60%以上的高端交通基礎設施與產業設施建于軟土地區，其建造、運營及城市更新改造均面臨嚴峻的變形控制難題：
1、工程大型化與環境復雜化帶來挑戰：傳統厘米級變形控制方法在應對超大規模、環境敏感的工程時，成本高昂且效果面臨瓶頸。
2、既有精密設施保護要求極高：運營中的高鐵、地鐵隧道、文保建筑等對周邊施工引起的毫米級微變形極為敏感，預測與控制難度極大。
3、軟土地下工程先天風險高：土質軟弱，地下工程結構體系整體性差，易因變形失控引發大范圍連續塌陷事故，工程風險突出。
二、傳統變形控制方法的局限與成本困境
傳統方法核心是“被動控制”，即通過增強系統剛度來“抵抗”變形，或通過設置寬闊的“工程保護區”進行物理隔離。其弊端明顯：
1、經濟性差：為追求微小變形量（如幾毫米）的縮減，常需投入巨資進行極端加固（如多道地下連續墻、大直徑灌注樁分隔）并大幅延長工期。
2、效果不確定：即便投入巨大，變形控制結果仍可能接近甚至超出嚴苛的允許值，存在超標風險，且超標后缺乏補救手段，可能導致工程停工。
3、理論瓶頸：對微小變形的預測本身存在不確定性，導致基于預測的加固措施難以精準匹配實際需求。
三、創新突破：“主動控制”理論、技術與實踐
提出了“主動控制”的全新思路，即不局限于“抵抗”變形，而是通過施加外源控制力，主動“抵消”或“糾正”變形。
1、核心原理：在受工程影響的關鍵土體或結構周邊，適時、適當地施加可精確調控的主動應力，實時抵消施工每一步引起的增量變形，從而實現變形的“動態中和”與精準控制。
2、關鍵技術突破—可控膨脹囊體：發明系列可控膨脹囊體，將漿液注入預設囊體內，使其成為受約束的膨脹體，能嚴格產生可計算預測的均勻膨脹應力與位移場，解決了應力施加的精準化與理論化難題。
四、工程應用實效與廣闊前景
該技術已在多個重大工程中成功應用，驗證了其可靠性、經濟性與廣闊前景：
1、案例1（基坑臨近地鐵隧道保護）：天津某超大基坑緊鄰狀態欠佳的地鐵隧道，變形控制要求極嚴（報警值4mm）。在傳統加固方法變形瀕臨超標的情況下，通過在基坑與隧道間布置90個囊體并分批次智能啟動，成功將隧道位移穩定控制在4mm左右，保障了地鐵安全運營與基坑順利施工。
2、案例2（基坑旁樁基保護）：針對基坑施工可能引起鄰近樁基有害位移的問題，采用主動控制方法，實現了對樁基位移的全程精密毫米級控制，有效防止了樁身開裂。
3、拓展應用：技術已擴展至高鐵路基沉降糾偏，并正在探索用于形成高效隔振屏障等新領域。
五、總結與展望
報告揭示軟土地區大型工程的變形控制已從依賴“強度”和“隔離”的被動模式，邁向基于“智能”和“精準干預”的主動控制新階段。研發的囊體膨脹主動控制技術與智能測控系統，為突破毫米級微變形控制瓶頸、節約工程成本、保障既有設施安全、提升工程系統韌性提供了關鍵性技術支撐，對推動城市密集區特別是站城融合區的安全、高效建設與更新具有重大意義。
THE END
▲鄭剛教授在大會現場分享報告
報告聚焦于軟土地區大型交通基礎設施、高端產業設施建造與運維中的核心問題—變形精準控制與工程韌性安全，系統闡述了傳統控制方法的局限，并重點介紹了其團隊研發的“主動控制”創新理論與技術體系，核心內容如下：
文/大會組委會綜合整理
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