从人力开挖到智能建造：中国隧道建设技术百年迭代升级跨越历程是国家工业化、城市化与现代化进程的深层缩影

谭风华

 

当人类文明的地表空间日益拥挤，向地下延伸便成为基础设施建设的必然选择。隧道，这一穿山越海、遁地入江的工程形态，既是地理阻隔的征服者，也是空间拓展的开拓者。而在中国，隧道的意义远超工程本身——它是工业化能力的试金石，是城市化进程的加速器，是国家现代化水平的显影液，更是一个民族在深地空间中书写的发展史诗。

 

 

人类对地下空间的利用，古已有之。从古代采矿坑道到引水隧洞，从罗马暗渠到中国都江堰的穿山石渠，隧道工程的前科学时代漫长而艰辛。然而，真正意义上的现代隧道技术，是工业革命的产物——炸药的发明、钻孔机械的进步、支护理论的成熟，使人类得以在山体深处开辟通途。中国隧道技术的起点，恰与近代化进程同步——当西方工业文明以铁路为触角向全球扩张时，中国在被动开放中开启了隧道建设的最初探索。

 

1890年，中国第一座隧道狮球岭隧道在台湾建成，全长仅261米，以钢钎大锤、肩挑手推的方式掘进，耗时三年。一百三十余年后的今天，中国已建成铁路隧道和公路隧道超过5万公里，建设里程超过世界总量的一半，成为世界上隧道数量最多、建设规模最大的国家。2024年世界隧道大会上，中国有9项工程入选全球隧道与地下工程领域50项标志性工程，成为入选数量最多的国家。截至2023年底，中国投入运营的铁路隧道达18573座，总长23508公里；截至2022年底，公路隧道达24850座，总长2678.43万延米。这是一场跨越百年的惊人蝶变，是一个民族在深地空间中开凿出的现代性史诗。

 

一位外国隧道专家在考察中国隧道建设成就后感慨：“就隧道修建的技术进步，中国用20年的时间走完了发达国家50年甚至100年走完的路程。”然而，技术成就的表象之下，蕴含着更深层的理论命题：隧道建设技术的迭代升级与中国的工业化、城市化、现代化进程之间，究竟存在怎样的内在关联？技术演进如何响应社会需求，又如何反向塑造社会发展的空间格局？这些问题指向的不仅是一部工程技术史，更是一部国家能力史——隧道作为基础设施的核心形态，其技术水平的高低，直接映射着一个国家组织大规模建设、整合生产要素、应对复杂挑战的制度能力与技术实力。

 

 

一、中国隧道建设技术的五次跃迁

 

中国隧道建设技术的发展并非匀速的线性演进，而是呈现出鲜明的阶段性跃迁特征。从“钢钎大锤、肩挑手推”到“机械化配套、穿江越洋”，中国隧道技术实现了历史性的跨越。综合学界研究与行业史料，可将百年历程划分为五个代际，每一代际均对应特定的技术范式、标志性工程与时代背景。

 

第一代：原始人工施工期（1949年之前）——钢钎大锤的艰辛岁月

 

中国近代隧道建设始于19世纪末。1874年，中国开始修建第一条上海至吴淞的窄轨铁路，中国隧道工程由此发轫。至1911年清王朝被推翻的37年间，中国共建成9100公里的铁路，在这段时期所修建的10条总长4600公里的铁路干线上，共修建了总长42公里的230余座隧道。

 

 

1898至1904年修建的兴安岭隧道，全长3078米，是当时亚洲最长的宽轨铁路隧道。这一时期最具代表性的工程，是由中国杰出工程师詹天佑亲自规划和督造的京张铁路八达岭隧道，全长1091米，1908年建成，工期仅用18个月，是中国自行修建的第一座越岭铁路隧道。詹天佑在隧道建设中创造性运用了竖井法施工，在八达岭隧道中段开挖两个竖井，增加四个工作面，极大地加快了施工进度，展现了中国工程师在极端困难条件下的智慧与担当。

 

自1911年10月清王朝覆灭，到1949年10月中华人民共和国成立的38年中，中国共在40余条总长度约7000公里的铁路干线和支线上修建了总长度约100公里的370余座铁路隧道。其中最长者为滨绥铁路第二线上的杜草隧道，全长3840米，建于1939至1941年，所穿过的地层为花岗岩，采用上下导坑法施工，混凝土衬砌。此外，浙赣铁路的渌口隧道（现称渌水隧道）、粤汉铁路的南岭隧道等，也是这一时期的重要工程。

 

然而，这一时期的隧道施工基本依赖人力开挖——钢钎大锤、肩挑手推，照明靠油灯，通风靠自然，技术手段原始，安全条件恶劣。隧道施工主要采用上下导坑法，施工人员手持钢钎，以大锤敲击在岩面上凿出炮眼，装入黑火药爆破后，再用人力将碎石一筐一筐运出洞外。这是中国隧道技术的“青铜时代”，虽显稚拙，却为后来的技术积累播下了种子。这段艰辛的历史也说明，在工业化基础几乎为零的条件下，中国隧道建设者的坚韧与毅力，构成了这一领域最原始的精神资本。

 

 

第二代：半机械化施工期（1950-1970年代）——从人工到风钻的艰难起步

 

新中国成立后，隧道建设进入有组织、有规划的发展阶段。20世纪50至60年代初，是新中国第一代隧道建设工程，采用钻爆法施工，以人工和小型机械凿岩、装载为主，临时支护采用原木支架和扇形支撑。这一时期的最大进步是气腿式风动凿岩机的引入——这种设备利用压缩空气驱动，使钻孔速度比人工钢钎提高了数倍，虽然仍需要工人手持操作，但劳动强度已大大降低。然而，隧道施工基本无通风，由于技术水平落后，人工伤亡事故时有发生，隧道建设者常被形容为“与死神打交道的人”。

 

1959年贯通的川黔铁路凉风垭隧道（4270米），首次采用平行导坑和巷道式通风，为长隧道施工积累了宝贵经验。平行导坑的设置不仅增加了工作面，加快了施工进度，还为隧道通风提供了专用通道，是长隧道施工组织的一次重要创新。60至70年代，施工机具装备有了较大的改善，普遍采用了带风动支架的凿岩机、风动或电动装载机、混凝土搅拌机、空压机和通风机等设备。在成昆铁路的隧道施工中，还采用了门架式凿岩台车和槽式运渣列车，机械化水平进一步提升。

 

在隧道支护方面，锚杆喷射混凝土技术的引入是隧道施工技术的重要里程碑。这项技术源自奥地利学者拉布塞维茨（L. V. Rabcewicz）在20世纪60年代提出的新奥法（NATM）理念，其核心思想是将围岩本身视为承载结构的一部分，通过喷射混凝土和锚杆及时封闭围岩表面，调动围岩的自承能力。这一理念在成昆铁路隧道建设中得到了初步应用，标志着中国隧道技术从被动支撑向主动控制地层的理念转变，为后续大规模推广新奥法奠定了基础。

 

成昆铁路的修建是这一时期的巅峰之作。全线425座隧道，总延长344.7公里，占线路长度的31.6%。沙木拉达隧道全长6379米，为成昆铁路最长与最高的隧道，线路标高2244.14米，1966年11月主体建成。关村坝隧道全长6107米，为成昆铁路第二长隧道，快速施工成为主题，施工中创造了多项新纪录。岩脚寨隧道全长2715米，横穿贵州普定郎岱煤田大煤山，共穿过7层煤层，厚度最大达8.92米，含三级瓦斯，是中国第一次穿越大量瓦斯的隧道，为以后瓦斯地层隧道施工积累了宝贵经验。

 

成昆铁路的修建难度之大、牺牲之多，在中国铁路建设史上极为罕见。隧道建设者们在高山峡谷中奋战，面对崩塌、瓦斯、涌水等地质灾害，付出了巨大的生命代价。这条铁路被联合国称为“象征人类征服自然的三大奇迹之一”，而其中隧道工程的成就，正是新中国工业化初期国家动员能力与技术攻坚能力的集中体现。

 

经过50、60年代实践经验的积累，70年代开始逐步学习国外先进经验，引进国外先进机具，形成了中国一整套隧道施工技术，如针对不同地质条件采用不同施工方法，对长隧道充分利用辅助坑道，形成了一套对付自然灾害的方法和措施，进入了隧道施工的主动时代。

 

 

第三代：新奥法机械化配套施工期（1980-1990年代）——大步追赶世界先进水平

 

改革开放后，中国隧道技术迎来了第一次质的飞跃。作为我国隧道修建史的一个里程碑，衡广铁路复线大瑶山双线隧道是这一时期最典型的代表。隧道全长14295米，于1987年建成，是中国20世纪最长的双线铁路隧道，名列世界第十，也是当时世界第十长的铁路隧道。

 

大瑶山隧道采用液压凿岩台车和喷锚支护，形成破岩、装运、支护、衬砌四条机械化施工生产线，实现了大断面施工，改变了中国不能自主修建10公里以上特长隧道的历史。隧道穿越区地质条件极为复杂——岩溶发育、断层破碎带密集、地下水丰富，施工中多次遭遇大规模涌水，最大涌水量达每天数万吨。工程团队克服了重重困难，通过采用新奥法施工理念、加强地质超前预报、优化支护参数等手段，确保了隧道安全贯通。该成果1992年获国家科技进步特等奖，是中国隧道技术史上的一座丰碑。

 

大瑶山隧道的修建还有一个重要的制度意义——它开启了中国隧道建设从“会战式”向“专业化”转型的进程。工程中积累了系统化的施工管理经验，形成了以地质预报为核心的风险管控体系，为后续特长隧道建设提供了可复制的组织模式。

 

进入90年代中期，中国隧道修建技术达到了新的水平，已与世界接轨。这一时期的标志性工程是位于西康铁路的秦岭隧道，全长18460米。在该隧道施工中，首次采用当时世界最先进的全断面隧道掘进机（TBM）技术。TBM设备从德国引进，集掘进、支护、出渣于一体，实现了隧道施工的工厂化作业，施工效率比传统钻爆法提高了数倍，作业环境也得到根本改善。

 

以该隧道技术的发展为代表，中国隧道修建技术已达到世界先进水平，这是一个新的里程碑。1999年9月6日，《科技日报》报道称：“大瑶山隧道和秦岭隧道的相继建成，标志着我国隧道修建技术已跻身世界先进行列。”一位外国隧道专家得知秦岭隧道贯通后感慨：“就隧道修建的技术进步，中国用20年的时间走完了发达国家50年甚至100年走完的路程。”

 

 

第四代：盾构/TBM工厂化施工期（2000-2015年）——从“买全球”到“造全球”

 

进入21世纪，中国隧道技术的核心命题从“能不能建”转向“能不能自主建”。盾构机作为隧道施工的“国之重器”，其自主研发历程集中体现了这一转变。

 

上世纪60至90年代，中国盾构领域几乎一片空白，全国盾构机保有量仅为个位数，核心技术更是完全依赖进口的“黑匣子”。1997年秦岭隧道施工使用的TBM、2000年广州地铁施工中使用的盾构机，全部来自德国、日本等发达国家。不仅设备价格昂贵，而且售后服务周期长、技术封锁严密，严重制约了中国隧道工程的发展。

 

2000年，中铁隧道局在修建广州地铁二号线越秀公园至三元里区间工程时，引进了德国盾构设备。该工程地质条件极为复杂——一段全部是岩石地层，一段上面是软土地层、下面是岩石地层，还有一段是软土地层。施工中遇到的难题和国外服务人员不愿调整设备参数的僵化态度，深深刺痛了中国工程团队。“2000年的时候，我们就自己产生了一个想法——我们自己来组成一个团队，来研究盾构设备的设计和制造。”正是这种“卡脖子”的切肤之痛，催生了自主创新的决心。

 

2002年，这一想法获得国家支持，盾构技术研发被纳入国家“863计划”。然而，自主研发的道路异常艰难——盾构机包含上万个零部件，涉及机械、液压、电气、控制、材料数十个学科，任何一个环节的技术短板都可能功亏一篑。工程团队夜以继日地攻关，经历了无数次方案修改、试验失败、重新设计，攻克了一个又一个技术难关。

 

2008年4月，中国首台具有完全自主知识产权的复合式土压平衡盾构机“中国中铁1号”（直径6.3米）在河南新乡下线。这台设备攻克了软硬交替地层的掘进难题，其核心技术——刀盘刀具配置、螺旋输送机设计、土压平衡控制系统——全部实现了国产化，标志着中国盾构从实验室走向市场，从“跟跑”进入“并跑”阶段。

 

首台国产盾构应用于天津一号线地铁工程。工程需要下穿一座由历代瓷器粘成的珍贵“瓷房子”，沉降要求控制在2毫米以内——而国内标准规范为不大于30毫米。这对设备的沉降控制精度提出了极致要求。工程团队通过精确分析地层和建筑结构特点、优化设备沉降控制参数，最终圆满完成了任务。“从此推开了我们中国盾构在国内和国外的影响。”

 

此后，中国盾构技术进入爆发式增长期。2013年研制出世界首台超大断面矩形盾构；2015年研制出世界首台马蹄形盾构“蒙华号”，荣获2018年世界隧道协会（ITA）“科技项目创新奖”。2017年盾构产销量跃居全球第一。至2025年，中国盾构机国内市场占有率超90%，全球市场占有率超70%，累计产量突破4000台。

 

在“一带一路”建设中，中国隧道技术也成功走向海外。在乌兹别克斯坦，一条全长19.2公里的隧道工程，面对三年工期的严格要求，国外承包商无人敢接，而中国隧道技术勇于承担，最终仅用900天即实现贯通，提前完成工期目标，获得乌兹别克斯坦总统总理的高度称赞。该隧道穿越的山区地质条件复杂，冬季施工温度低至零下30摄氏度，中国工程团队以惊人的组织效率和技术实力，赢得了国际同行的尊重。

 

 

第五代：智能建造期（2016年至今）——数字时代的范式革命

 

2016年后，随着物联网、大数据、人工智能与隧道建造技术的深度融合，隧道建设正式进入机械化与智能化深度融合的新阶段。此前，隧道建设虽然实现了机械化，但各工序之间仍依赖人工调度和协调，施工效率和质量控制仍有较大提升空间。智能建造的出现，使隧道施工从“单机作业”走向“系统协同”，从“经验决策”走向“数据驱动”。

 

智能建造的核心在于“感知—学习—决策”闭环的形成。多源传感监测与智能分析决策技术的应用，可使初期支护循环时间缩短41.7%，机械化施工效率提升16.7%，施工人力减少60%。配备各种感知设备的高端智能化盾构系统，如同给盾构机装上了“眼睛”“耳朵”“鼻子”和“智慧大脑”，实现“超前预判”“听声辨位”“智能分析”和动态风险评估。

 

在上海崇太长江隧道中，直径15米的“领航号”盾构机集成前沿人工智能建造系统，全长14.25公里，创最深江底高铁隧道、最长独头掘进等四项世界第一，设计时速350公里。2026年，“领航号”完成长江水下段11.18公里掘进，月均掘进500多米，最高单月700米，创造了盾构行业的世界纪录。该隧道是沪渝蓉高铁的控制性工程，建成后将改写崇明岛无高铁历史，串联沪、苏、皖、鄂、渝、川六省市，推动沿线产业增加值增长近1.5万亿元。

 

国际学术界高度关注中国隧道智能化进展。最新发表于《隧道与地下空间技术》（Tunnelling and Underground Space Technology）的综述研究指出，隧道工程正经历从“单功能系统”向“集成化、模块化、互操作平台”的架构演进。物联网、大数据与人工智能的深度整合推动了全生命周期的智能感知、实时风险评估与自主控制。Springer出版的《隧道智能建造》（Intelligent Construction in Tunnels）一书系统阐述了BIM（建筑信息模型）、IoT（物联网）、深度学习与计算机视觉在隧道工程中的应用。

 

中国工程院院士何川将隧道智能建造定义为：“将机械化、自动化、信息化/数字化和现有隧道建造技术相融合，通过对围岩、隧道、机械、修建、人员等信息的全面感知、泛在互联、融合处理、主动学习，形成具有智能决策能力的隧道建造方法。”这一概念的提出，标志着中国隧道技术从实践探索走向理论自觉，从“新奥法”“新意法”“挪威法”的追随者，走向自主理论体系的构建者。

 

 

二、共构逻辑：隧道技术与工业化、城市化、现代化的深层互动

 

隧道建设技术的五次迭代，绝非技术孤岛的自我演进，而是与中国的工业化、城市化、现代化进程深度耦合、互为形塑的历史过程。技术从来不是在社会真空中发展的——每一次技术跃迁，都对应着国家战略的调整、经济体制的改革和社会需求的升级；而每一项重大工程，又反过来重塑着区域经济格局和国土空间结构。

 

1.工业化：从“制造能力”到“智造能力”的跃升

 

隧道技术演进的第一重逻辑，是工业化水平的物化表达。1949年前隧道施工纯靠人力，折射的是农业国工业基础的空缺——钢钎大锤、肩挑手推的施工方式，与几千年前修筑长城、开凿运河的方式并无本质区别。1950至1970年代小型机械的引入，对应的是初步工业化的起步——虽然规模有限，但空压机、风钻、混凝土搅拌机的出现，标志着隧道建设开始从“手工作坊”走向“机器生产”。1980至1990年代大型机械化的实现，仰赖的是改革开放后制造业能力的整体提升——液压凿岩台车、TBM等大型装备的使用，本身就是制造业水平的直接体现。

 

盾构机的自主研发历程，则将工业化能力的跃升演绎得最为透彻。2008年之前，中国盾构机完全依赖进口；从2002年“863计划”立项到2008年首台国产盾构下线，再到2017年产销量全球第一，中国用不到二十年时间完成了从“买家”到“卖家”的身份逆转。一台盾构机包含上千万个零部件，涉及材料、液压、传感等数十个领域——其自主化的实现，是材料科学、机械制造、自动控制、信息技术等多学科工业能力协同突破的结晶。

 

李建斌等学者在《隧道制造技术概论》中提出了“隧道工业化”的全新概念，希望隧道“施工”逐步变为隧道“加工”，将工地行为转化为可预见的、有序化的和最经济的工厂制造行为。隧道制造的核心是“精准识岩、分类破岩、装配护岩、智能制造”。从机械制造的角度看，隧道这个“工件”是固定不动的，加工它的设备都是可移动的，这是一种“反向流水作业方式”，其复杂程度远高于常规的工厂制造。中国工程界在此基础上提出了“中国法”（China tunneling method），试图超越新奥法、新意法、挪威法的既有范式，为以工业化和智能化手段建设隧道提供理论和实践的支撑。

 

从产业关联的角度看，每一条重大隧道工程都驱动着整条产业链的升级。以沪渝蓉高铁为例，该工程已推动200余套定制化盾构及桥梁装备的需求，57万吨高强度特种钢材找到了本土供应商，甚至隧道衬砌所需的预制混凝土构件也催生了智能工厂的诞生。隧道建设拉动的不仅是一个行业，而是整个装备制造业、新材料产业、信息技术产业的协同进步。正如国务院国资委所言：“没有世界第一的制造业体系，就没有中国盾构的今天。我国数以百计的工业品产量全球第一的底气，让盾构机国产化率实现大幅跃升。”中国盾构机的崛起之路，正是中国式创新的生动缩影——以巨大的国内市场需求为牵引，以完整的产业链体系为支撑，以持续的技术攻关为驱动，完成从“引进消化”到“自主创新”再到“全球引领”的三级跳。

 

 

2.城市化：从“穿山越岭”到“遁地入城”的空间转向

 

隧道技术的第二重逻辑，是回应城市化进程的空间需求。早期隧道以铁路越岭隧道为主，功能在于克服自然地理阻隔，实现区域联通。新中国成立至改革开放前，隧道建设的主要目标是打通西南、西北等偏远山区的交通瓶颈，实现国土的“硬连通”。彼时的隧道多穿越崇山峻岭，施工条件极端艰苦，但工程的政治意义和战略意义极为重大——它们将一个地理上碎片化的国家缝合为统一的整体。

 

随着城市化加速，隧道建设的空间场域从“郊野山川”转向“城市地下”，功能从“联通”拓展为“疏解”与“拓展”。深圳隧道建设的历程极具代表性。深圳现有建成隧道155座，其中特长隧道6座、长隧道35座。中国（深圳）综合开发研究院专家指出：“隧道是城市交通系统中的‘捷径’。近年来，一批隧道的打通，实现了全市经济要素的更高效流通、在更大空间内的优化配置，通过‘挤出效应’拉动原特区外不发达区域的经济和产业发展，加快推动一体化进程。”在深圳，隧道不再是偏远山区的专属，而成为高密度城区空间拓展的核心手段——地上空间日益饱和，地下空间的开发利用便成为城市可持续发展的必然选择。

 

城市隧道面临的技术挑战与山岭隧道截然不同：浅埋、周边建筑物密集、地面沉降控制要求高、管线迁改复杂。东部通道莲塘隧道为世界最大跨度公路隧道，最大开挖断面达428.5平方米，高度18.41米，跨度30.01米，是断面和跨度双世界第一的公路隧道。桂庙快速化改造工程是国内首条与地铁平行共线的城市隧道，基坑最宽处51.5米，最深处20.2米，基坑底部距地铁拱顶最近处仅6.3米，被称为“在火车头上动土”。为此，中国工程团队综合运用矿山法、明挖法、盾构法、沉管法等多种工法，推动盾构技术向精细化、异型化、智能化方向发展。刀盘直径已突破17米，掘进方向不仅实现水平、斜向、竖向，还能“爬山”拐弯，成为名副其实的“百变金刚”。

 

在更宏观的层面，国家“十五五”规划对未来城市化发展空间布局作出重大调整，从“两横三纵”格局改变为重点发展“3+1+N”城市群。城市群的核心作用是集聚效应和扩散效应，而最基础性的工作是强化城市之间的连接性，建设交通走廊。崇太长江隧道正是区际交通走廊的典型代表——该隧道连接长三角、成渝地区双城经济圈和长江中游地区三大城市群，承担了四级交通走廊的功能，推动沿线产业增加值增长近1.5万亿元。技术与需求之间形成了持续的正反馈循环——城市化提出挑战（更大的埋深、更复杂的地质、更严格的环境要求），技术突破回应挑战（更大直径盾构、更精准的控制、更智能的管理），技术进步又反过来拓展了城市空间的边界（使越江跨海、深地开发成为可能）。

 

 

3.现代化：从“技术追赶”到“全球引领”的身份重构

 

隧道技术的第三重逻辑，是现代化进程在国家能力维度上的身份标识。现代化不仅是经济总量的增长，更是技术自主能力与全球竞争力的跃升。中国隧道技术从“追赶者”到“领跑者”的转变，恰是国家现代化进程在工程技术领域的投射。

 

这一转变在国际话语权层面体现得尤为明显。中国盾构机已出口至新加坡、意大利、波兰、澳大利亚、法国等34个国家和地区。从几乎百分之百进口到出口全球，“中国方案”正在改写世界隧道工程的技术版图。李建斌回忆：“过去客户总问‘中国盾构行吗？’现在他们会说‘请按你们的方案来’。”这一简单对话的变化，背后是中国隧道技术国际竞争力的质变。

 

专利数据佐证了这一趋势。隧道智能建造领域全球专利申请量最多的国家为中国（23125件），远超日本（3090件）、美国（1401件）和韩国（1018件）。中国在隧道智能建造领域始终保持着较高的创新活力，该领域未来几年仍值得持续投入。从专利技术生命周期来看，隧道智能建造技术经历了1980至2013年的导入期后，2014至2021年进入成长期，专利申请量从首次突破1000件到突破3000件，年均增长率达19.8%。隧道智能建造技术近几年仍可能处于成长期，尚未达到成熟期，发展空间巨大。这意味着中国在隧道技术领域的创新势头仍在加速，未来的技术突破值得期待。

 

在海太长江隧道建设中，两台直径超16.6米的超大盾构机“江海号”和“沧渊号”均为中国自主研制，配备了直径达8.6米的世界最大整体式主轴承，这一核心部件完全实现了国产化。该隧道全长11.185公里，盾构段长9.315公里，施工设备承受最高水压达7.5巴，相当于指甲盖面积承受7.5公斤压力。工程团队还创新研发出“常压更换刀闸门”技术，解决了换刀作业安全这一世界性难题。这些技术的突破，不仅体现在工程效率的提升上，更体现在对极端工况的应对能力上——能够在水压7.5巴的条件下安全施工，本身就是对装备可靠性和技术体系成熟度的最高检验。

 

2024年世界隧道大会在深圳召开，全球3000多名专家学者参会，中国隧道工程的技术成就获得国际同行高度认可。隧道行业“提质增效、绿色低碳”成为智能建造追求的核心目标，中国盾构/TBM隧道智能建造“已启动并蓄势远航”。国际同行关注中国隧道技术的背后，是对中国工业化能力、组织能力和创新能力的整体认可——隧道技术的成就，已经成为中国现代化进程的一个标志性符号。

 

 

三、前沿瞭望：智能、绿色与深地

 

1.智能建造：从“机械化”到“智能化”的质变

 

当前隧道技术最核心的演进方向是智能化。何川院士团队在国家重点研发计划支持下，构建了钻爆法隧道机械化智能建造基础理论框架，取得五项创新成果：多源异构信息泛化融合的围岩精细化智能分级理论与技术、数据-力学模型双驱动的开挖与支护动态智能决策理论与技术、高能地质环境智能化安全高效精细爆破理论与技术、全工序机械智能装备及快速建造技术、快速建造质量综合检测技术。

 

智能建造的核心突破在于“感知—学习—决策”闭环的形成。地质反演系统可实现掘进前方地质状况的“未卜先知”——通过分析盾构机掘进过程中的推力、扭矩、振动等参数变化，反推前方岩土体的力学特性，为施工决策提供依据；大数据平台接入全球盾构机实时数据，可自动识别掘进异常并预警，将传统的“事后处理”转变为“事前预防”。

 

 

在海太长江隧道中，“江海号”盾构机装配了成千上万个传感器，如同“神经末梢”实时感知各系统运行状态。“所有传感器的信号、反馈的数据全都集成在这里。”盾构机长张思宇介绍，“刀盘转速和扭矩是多少、切口水压有多大、主驱动密封情况如何、刀具磨损程度怎样，一目了然。”这些数据可实时传送到地面盾构数字平台及总部智慧管控中心，实现多级平台联动。“现在则是‘让数据说话’，数据实时自动记录，系统监测全面且精准，还能通过智能决策分析，提前预判潜在风险，推荐最优的掘进参数。”在软土层掘进，“江海号”将地层沉降控制在毫米级，如同“在地下安了一双‘眼睛’”。

 

在TBM智能施工方面，目前TBM设备已集成上百个传感器和信息采集系统。以引松工程3标段为例，2015年生产的TBM每秒可采集199个参数，而2020年生产的TBM每秒已可采集401个参数，数据采集能力的跃升为智能感知提供了坚实基础。TBM智能施工的研究主要集中在三个方向：围岩智能感知、地质灾害预测预警、掘进控制参数辅助决策。

 

崇太长江隧道“领航号”盾构机更进一步，配备超500个传感器，每掘进一米即向AI大脑发送超8万条实时数据流，实现了“有人值守、无人操作”的智能施工场景。国际媒体评价：“这告诉我们很多关于中国经济体系如何运作的信息。”——智能化施工不仅是技术进步的体现，更是中国制造业整体水平的集中展示。

 

未来五年，隧道掘进领域有望实现“黑灯工厂”——掘进现场全流程无人化管控，设备实现地质风险“自监控”和应对“自决策”。正如何川院士所言：“要实现智能建造，机械化和智能化是基础，没有机械化不可能实现智能建造，就像基于马车是无法实现自动化是一样的。”技术的跃迁没有终点，它只是以新的形态，继续拓展人类在深地空间中的活动边界。

 

 

2.绿色低碳：从“工程”到“生态”的范式转换

 

绿色建造正从理念走向实践。海太长江隧道项目以绿色交通建设为目标，着力打造中国首条“零碳隧道”——在“建、管、养、运、服”全寿命周期实现近零碳排放。项目创新采用风、光、储一体化清洁能源供电系统，两台单机容量4.5兆瓦的风电机组所发电能优先供隧道建设期和运营期用电。全部建成后预计年发电量约2400万千瓦时，可节约标煤9200吨，减少二氧化碳排放约2.4万吨。施工过程中，泥浆经分离后废水净化循环利用，渣土“变废为宝”作为路基原料。项目构建了碳排放与环境监测双体系，建立“专项检查+监理巡查+施工自查”三级监管机制，实施“清单化整改”。

 

预制装配式建造技术是绿色建造的另一重要方向。传统钻爆法隧道存在工艺流程繁琐、建设周期长、经济性不理想等问题。预制装配式建造技术因智能化程度高、施工效率高、环境友好，被视为地下工程智能建造的有效解决方案。当前管廊工程、地铁车站及盾构隧道等领域装配式技术成熟度较高，但铁路隧道（尤其是钻爆法隧道）仍面临设计理论碎片化、规范标准缺失等挑战。最新研究围绕钻爆法铁路隧道装配式结构型式设计、构件接头力学性能、施工拼装工艺等展开系统探索，验证了预制结构方案的可行性与安全性。

 

国际学术界已明确将碳追踪、材料循环与全生命周期评估等可持续性指标纳入未来智能平台的架构设计。未来的隧道工程评价体系将不仅关注建设速度与成本，还将关注碳排放量、资源消耗、生态影响等绿色指标。隧道建设正在从“征服自然”的工程范式，转向“与自然共生”的生态范式。

 

 

3.深地探索：面向未来的技术储备

 

面向未来，中国将建设超深超长、超复杂的隧道工程。高海拔、超大埋深、高地应力、软岩大变形等极端地质条件下的施工技术，是当前攻关重点。高黎贡山隧道是世界首条穿越横断山脉的特长铁路隧道，最大埋深1155米，全隧穿越地层种类多达18种，包括19条断裂带，堪称铁路建筑史上的“地质博物馆”。在这样的地质条件下施工，传统的钻爆法和TBM法都面临严峻挑战——高地应力可能导致岩爆，软岩大变形可能卡死掘进机，断层破碎带可能引发大规模涌水突泥。工程团队需要综合运用超前地质预报、应力释放、让压支护等多种技术手段，在“地质博物馆”中谨慎前行。

 

新型破岩技术（激光、微波替代机械破岩）、双结构TBM（同时适应岩爆地层与软弱地层）等前沿探索，正在开辟隧道技术的新赛道。激光破岩技术利用高能激光束加热岩石表面，使岩石在热应力作用下破裂剥落，具有无机械磨损、无振动、掘进速度快的潜在优势；微波破岩则利用微波能选择性加热岩石中的特定矿物，在岩石内部产生热应力裂纹，降低岩石强度后再进行机械破碎。这些技术尚处于实验室研究阶段，但已展现出令人期待的前景。

 

原位变径盾构机的成功下线，更展示了中国隧道装备从“标准化”走向“柔性化”的创新能力。世界首台原位变径盾构机可在掘进过程中自由调整直径，实现“一站双洞”连续施工——即用一台设备、从一个工作井出发，先后掘进不同直径的两个隧道，无需拆解重组。这一技术创新大幅提高了设备利用率，降低了工程成本，为复杂条件下的隧道建设提供了新的解决方案。

 

 

四、隧道的尽头是光明

 

中国隧道建设技术的百年历程，是一部技术能力与社会进程深度互动的历史。五次代际跃迁——人力开挖、半机械化、新奥法机械化配套、盾构/TBM工厂化、智能建造——每一步都烙印着工业化水平提升、城市化需求牵引与国家战略驱动的深刻痕迹。

 

从更宏观的视野看，隧道技术的演进揭示了现代化的一种“空间维度”：现代化不仅是时间的（从传统到现代），也是空间的（从地表到地下、从山区到城市、从国内到全球）。隧道技术使国家能力得以在纵深空间中延展——穿山、越江、入城、出海——这是基础设施意义上的“国土重塑”，也是国家能力意义上的“空间征服”。从1890年狮球岭隧道的261米，到2026年崇太长江隧道14.25公里的智能掘进，中国隧道技术完成了从“钢钎大锤”到“数字孪生”的史诗级跨越。

 

“在中国大地之下，累计超5000台盾构机日夜轰鸣，书写了世界隧道工程的奇迹。”每一次刀盘旋转，都在雕刻中国智造的新高度。隧道，这一诞生于黑暗中的工程，始终向着光明延伸。它穿越的不仅是山体和江河，更是时间与空间的双重阻隔——它使远方不再遥远，使孤岛连成通途，使文明的触角得以深入大地之心。

 

站在新的历史节点上，中国隧道技术正以“智能感知、绿色低碳、深地探索”为三大核心向度，向着“黑灯工厂”“零碳隧道”“柔性装备”的目标持续迈进。面对全球基础设施建设的绿色转型浪潮，面对人工智能与数字孪生技术引发的产业革命，面对人类向深地空间拓展的永恒渴望，中国隧道技术将继续在挑战中寻找机遇，在突破中定义未来。

 

隧道的尽头是光明，技术的跃迁没有终点——它只是以新的形态，继续书写中国现代化的地下篇章。而这深地中的每一寸掘进，都是文明向纵深延伸的坚定步伐。

 

2026年6月26日第一次参观隧道博物馆有感

 

 

 

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（作者系中国中铁融媒体中心副主任）