意大利的公路和铁路隧道网络长度位居世界前列，但其中很大一部分已经接近设计使用寿命；与此同时，交通流量的增加、地层的冻融作用以及使用除冰盐等问题都加剧了隧道衬砌的老化。据估计，未来几年内，意大利将有2 000 km隧道需要进行深度修复。
传统隧道的衬砌修复通常依赖喷射混凝土或现浇衬砌加固，但这种方法存在施工周期长、交通影响大、施工质量波动明显等问题，尤其在城市交通隧道中，封闭施工带来的影响大、成本高。为此，基于增材制造与3D打印的隧道衬砌修复技术正在受到越来越多的关注。
目前，米兰理工大学正在研发一种“挤出”式衬砌修复技术。其本质是一种自动化的滑模施工工艺： 对现有隧道衬砌的受损层进行必要的初始清理后，将1套自动化移动模板置于隧道内，然后将特制的钢纤维混凝土泵送至模板与现有衬砌之间的空隙中；在混凝土达到足够强度后，模板向前移动，从而实现类似3D打印的“挤出”式衬砌修复。
该方法的关键在于材料。使用的钢纤维混凝土需要具备3D打印材料特性，在具备良好流动性、可以稳定挤出的同时，还必须具备极快的早期强度增长能力，以保证脱模后结构稳定。为了保证高流动泵送的同时，实现“脱模即稳定”的快速硬化，研究团队参考了3D混凝土打印（3DCP）技术，在钢纤维混凝土中添加了硫铝酸钙水泥（CSA），该水泥与水接触时，能显著加快水泥颗粒的水化反应。材料中钢纤维含量为40 kg/m3，胶凝材料含量为600 kg/m3，20 mm粒径骨料含量为1 400 kg/m3，高效减水剂含量为12 kg/m3。材料中硫铝酸钙水泥使得凝结速度非常快，早期阶段混凝土抗压强度和抗弯韧性增长极快。
研究团队制作4个全尺寸隧道衬砌试件，并在实验室条件下进行了加载试验。考虑数值分析和实际隧道受力特点，设置2类典型荷载，分别代表实际结构使用中的不同极限状态情况： 1）非对称加载用于模拟局部偏压或围岩不均匀作用，这一荷载状态相对更为重要； 2）对称加载用于模拟拱顶岩块脱落等极端情况。模拟结果与数值预测结果高度一致，证明了该技术的稳定性。
此后，研究团队还通过“纤维增强复合材料结构设计模型规范2010（fib Model Code 2010）”内的数据进行了软件模拟，最终的数据与试验结果相当吻合，证明了当前的钢纤维增强混凝土结构设计方法能够可靠地处理这种“挤出”式新型材料。如果未来这一技术能够得到应用与推广，将会成为城市隧道维保的一种高效选择。
（摘自 隧道网微信公众平台 2026-04-15）
