央广网天津6月16日消息（记者张强 见习记者杨辉）在新建天津至潍坊高速铁路滨海站房施工现场，一个长达457米、深达23.7米的巨型基坑稳稳地坐落在工地上。而它旁边，海河隧道正昼夜不息地承载着车流。两者最近处，仅隔着8.7米。

天津滨海地区土体以高压缩性、低强度、富含黏粒的近代海相软土为主，如此近距离的工程，稍有不慎就可能引发海河隧道错缝、渗水，甚至威胁行车安全。如何确保基坑开挖期间海河隧道安然无恙？天津大学郑刚教授团队给出了一套全新的解决方案——智能囊体扩张主动控制技术。

第二代囊体扩张智能实时控制隧道位移工程应用（央广网发天津大学供图）

传统基坑施工中，面对邻近重要设施的严苛变形要求，通常采用加强支护、分区开挖、土体注浆加固等被动控制措施。这些方法本质上是在“预测”变形基础上，尽可能“减小”后续可能发生的变形，但无法逆转已经产生的变形。且岩土工程充满不确定性，土层分布、土质参数、施工过程都充满变数，导致变形预测精度降低，加大了精细化变形控制难度。

团队负责人郑刚教授介绍，团队转“被动”为“主动”，传统被动控制的方法是“以整体控制局部”——通过控制基坑支护体系来控制整体土体变形，从而保护影响区内的局部目标对象。而主动控制则实现了“以局部控制局部”——只需主动调控局部目标对象土体的应力和变形，就能精准控制整个变形影响区，达到“四两拨千斤”的效果。

基于这一理念，团队研发了第一代囊体扩张主动控制技术。该技术在土体中预置特制囊体，当基坑开挖引起周围土体应力卸荷而导致地下结构产生扰动变形，囊体按预定深度、预定体积、预定形状膨胀，实现对目标区域土体与结构变形的靶向、精细调控，通过多次扰动变形产生-扰动变形纠正的循环过程，始终将地下结构的扰动变形控制在允许范围内。

更巧妙的是，这项技术实现了“定向、定位、定量”的精细调控。团队在施工现场部署了高精度测量设备和高频实时监测系统，数据通过无线传输汇入云端智能分析平台，由数字孪生模型动态计算囊体需要扩张的深度与体积，并通过实时监测数据动态修正预测模型，再下达指令精准执行。整个过程形成一个“感知—建模—仿真—决策—调控”的闭环，相当于给基坑安全控制装上了一个会思考的“智慧大脑”。

在津潍高铁滨海站房工程中，这项技术经受住了实战检验，有效保障了海河隧道的安全运营。这一成果由天大团队领衔研发，在中铁建设集团等单位的积极配合与现场支持下成功落地应用，是深度贯彻“产学研用”相结合创新模式的生动体现。

郑刚表示，该技术在第一代控制技术基础上已升级为第二代。在实现毫米级总变形控制的前提下，当被保护目标的变形在施工过程中达到控制值后，后续基坑开挖便可实现近零增量变形控制，即被保护目标基本不再发生变形，从而最大程度减少对其的扰动。该技术可广泛应用于基坑开挖、盾构隧道等地下工程，对邻近隧道、桥梁、建筑物、地铁车站及高铁路基等实施精细化保护，对保障各类交通基础设施和重要工程在邻近扰动下的服役安全具有重大意义。