作为我国基建大省,安徽省近年来在隧道工程领域持续发力,尤其在“十四五”时期,行业明确以培育“新质生产力”为核心,推动从传统施工向智能精益建造跨越。未来五年,安徽隧道工程的技术突破将紧密围绕智能化、绿色化与高效化三大主线展开,并深度融入国家发展战略。
一、智能化建造:从“人控”到“智控”的全面升级
未来五年,安徽省隧道工程的智能化突破将主要体现在设计、施工与运维的全生命周期管理上。
设计阶段:BIM技术的深度集成与应用。建筑信息模型(BIM)技术将不再仅仅是三维可视化工具,而是贯穿于隧道勘察、设计、模拟分析的全过程。通过BIM与地理信息系统(GIS)、地质模型的融合,实现复杂地质条件下的隧道线路优化与风险预判。例如,在穿越皖南山区等复杂地层时,可基于BIM模型进行施工工法比选和支护结构优化设计,预计能将设计变更率降低15%以上。
施工阶段:智能装备与无人化作业。隧道掘进将越来越多地采用具备自主导航、智能纠偏功能的盾构/TBM(全断面隧道掘进机)。根据相关行业白皮书预测,到2030年,智能掘进装备在长大隧道项目中的渗透率将超过50%。在安徽的城际铁路、引江济淮等重大工程中,搭载多传感器融合系统的智能盾构,能够实时感知前方岩土压力、刀具磨损状态,并自动调整掘进参数,将施工效率提升20%-30%,同时大幅降低安全风险。
监控运维:物联网与数字孪生构建“智慧隧道”。基于物联网的智能化监控系统将成为标配。通过在隧道衬砌、关键结构部位预埋或安装各类传感器(如应变计、裂缝计、渗压计等),实现对隧道结构健康状态的7×24小时实时监测。监测数据将上传至数字孪生平台,平台依据《公路隧道养护技术规范》(JTG H12-2015)等标准,对结构安全状况进行自动评估与预警。当监测数据(如衬砌收敛变形超过20mm预警值)异常时,系统可自动触发报警并生成初步处置建议,实现运维管理从“定期检修”到“预测性维护”的转变。
二、绿色化转型:全生命周期的低碳与资源循环
“双碳”目标下,绿色施工与可持续运营是安徽隧道工程发展的硬性要求,技术突破聚焦于节能降耗与资源循环。
能源管理与低碳施工。隧道施工阶段能耗巨大,未来将重点推广变频节能技术、LED智能照明系统及新能源施工设备。例如,在隧道内通风系统中应用智能变频风机,可根据洞内空气质量、烟雾浓度实时调整功率,相比传统工法节能可达30%-40%。鼓励使用电动或氢能驱动的工程车辆,减少洞内尾放。
废弃物料与水资源循环利用。这是绿色转型的关键环节。隧道开挖产生的渣土和洞碴,将通过先进的分选与破碎工艺,用于加工成混凝土骨料、路基填料或生态砖,资源化利用率目标将提升至60%以上。施工废水则通过高效沉淀、膜处理等工艺实现净化回用,用于降尘、车辆冲洗或混凝土养护,最大限度减少新鲜水取用量和污水排放。这些实践均符合《绿色施工导则》及安徽省关于建筑垃圾资源化利用的相关政策要求。
三、高效化攻坚:挑战复杂地质与长大隧道
随着安徽交通网向纵深发展,穿越复杂地质条件的特长隧道、水下隧道项目将增多,对工程技术的可靠性与经济性提出更高要求。
复杂地质应对技术。针对安徽地区可能遇到的软弱围岩、富水断层、岩爆等难题,超前地质预报技术将更加精准,如采用地震波法、地质雷达与钻探相结合的综合预报体系,预报准确率需力争超过85%。新型注浆材料(如超细水泥、化学浆液)和智能化注浆设备将被广泛应用,以快速加固不良地层,控制变形与渗水。
长大隧道建设与运维增效。为保障超过10公里的长大隧道建设效率,TBM/盾构的长距离连续掘进技术、快速物流运输系统以及掌子面远程集中控制技术将是突破重点。在运维阶段,除了前述的智能监测,还将推广自动驾驶巡检车、无人机巡检等装备,替代人工进行日常巡查与检测,提升巡检效率与覆盖面。国家《交通强国建设纲要》中明确提出要“强化交通基础设施养护,加强基础设施运行监测检测”,为这些技术的应用提供了政策导向。
四、政策与标准驱动:为技术突破保驾护航
技术的突破离不开政策的引导与标准的规范。安徽省隧道工程的发展紧密契合国家“新基建”、“数字中国”和“绿色发展”战略。
政策层面,安徽省在“十四五”规划及相关科技创新政策中,明确支持智能建造、绿色建筑和重大基础设施关键技术研发。这意味着相关项目在科研立项、资金补贴、成果转化等方面将获得更多支持。
标准层面,行业正在加快制定和修订关于智能建造、BIM深度应用、绿色施工评价、结构健康监测等方面的技术标准和规程。例如,中国工程建设标准化协会发布的《智慧隧道建设与运营标准》(T/CECS xxx-2023)等系列标准,将为安徽隧道工程的智能化实践提供具体的技术参数和实施路径参考。企业和技术团队需要密切关注这些动态,确保技术创新在规范的框架内进行,并力争参与标准制定,提升行业话语权。
未来五年安徽隧道工程的技术突破,是一个以智能化技术为引擎、以绿色低碳为底色、以攻克工程难题为抓手的系统性演进过程。它不仅是工具的更新,更是设计理念、施工组织模式和运维管理体系的深刻变革。只有紧跟政策、拥抱标准、持续创新,安徽才能在这一轮产业升级中占据领先地位,打造更多经得起时间考验的精品隧道工程。