隧道也能3D打印?国内首个3D打印隧道一体化衬砌示范工程通过验收
打破传统隧道施工的固有模式,让3D打印技术走进地下工程领域——4月26日,国内首个3D打印隧道一体化衬砌示范工程现场核查验收会在广湛高铁向前隧道1号横洞圆满落幕,工程顺利通过核查验收,标志着我国建筑3D打印技术实现从地上到地下、从常规环境到复杂环境的关键跨越,为基础设施智慧建造领域新质生产力发展注入强劲动力。

“隧道也能3D打印?这在以前是难以想象的。”现场工作人员介绍,传统隧道衬砌施工常面临极端环境适应性差、作业风险高、结构整体性不足等瓶颈,而此次示范工程的成功,正是对传统施工模式的一次颠覆性突破。该工程并非单一单位独立完成,而是由河北工业大学主持、中国铁路设计集团有限公司参与,中铁七局集团有限公司、中铁工程装备集团有限公司等单位联合研发,是“十四五”国家重点研发计划的重要成果。
据悉,该项目隶属于“十四五”国家重点研发计划“城镇可持续发展关键技术与装备”重点专项2023年度项目课题“结构性能化驱动的水泥基固废材料建筑3D打印技术与装备”,而该课题又归属于同济大学牵头的“面向多场景的新型建筑3D打印软硬件一体化关键技术与装备”项目。作为全国首个依托智能化喷射设备实现衬砌3D打印的工程,项目团队已全面突破设计、材料、装备与安装等关键核心技术,构建起一套成熟的3D打印隧道衬砌施工体系。

不同于传统隧道衬砌施工工艺,此次3D打印隧道一体化衬砌结构采用喷射3D打印高强韧纤维混凝土材料,通过多级均质分散、多频振捣、抗垂挂性与力学强韧性评估、抗渗抗裂优化等一系列技术手段,实现了高性能纤维混凝土材料的精准设计与优化。最终形成的梯度混凝土结构,不仅具备优异的强韧性,还拥有出色的防水性能,真正实现了设计建造与支护防水一体化,从根本上解决了传统工艺的诸多痛点,显著提升了隧道衬砌的设计灵活性、建造智能性及结构整体性。
业内专家表示,3D打印技术在隧道衬砌工程中的成功应用,不仅填补了国内相关领域的技术空白,更为全国非现浇法隧道施工提供了可复制、可推广的智能建造技术范例。通过创新性融合新工艺、新材料、新方法及新结构体系,该工程推动隧道建造模式实现了从“经验依赖型”向“智能管控型”的系统性转变,为我国交通强国战略实施提供了有力支撑,也为我国隧道建设技术跻身国际领先行列奠定了坚实的技术基础。
此次示范工程的验收通过,意味着我国建筑3D打印技术正式迈入地下工程应用的新阶段。未来,随着相关技术的进一步优化与推广,3D打印有望在更多基础设施建设领域落地生根,为我国基建行业高质量发展注入更多创新活力。
文|记者 周聪 通讯员 牛豪杰 翟刚
