穿越钱塘江：一条高铁隧道背后的技术挑战

2025 年 9 月 10 日，中铁四局二公司杭州机场高铁站前 5 标柯桥制梁场首榀箱梁顺利浇筑，标志着铁路箱梁预制施工正式拉开序幕，工程建设全面进入实体施工新阶段。

▲现场图片（图源：越牛新闻）

这一节点不仅意味着杭州机场高铁在土建施工上实现关键突破，也为后续线路铺轨、站房建设、系统安装创造了条件。作为连接杭州萧山国际机场、沪杭甬高铁、杭绍台高铁和杭温高铁的重要纽带，该项目全长约 85 公里，桥隧比高达 98%，是长三角城际铁路网的战略性通道以及“轨道上的长三角”的重要项目。

在全线控制性工程中，钱塘江隧道建设尤为引人关注。由我国自主研发的“钱塘号”超大直径泥水平衡盾构机负责掘进，已在今年 8 月取得重大进展。

钱塘江隧道被誉为“钱江高铁第一隧”。这是国内首条下穿钱塘江的高铁隧道，全长 5328 米，其中盾构掘进段 3704 米，最大埋深 49.2 米，承受最大水土压力 4.5 巴，地质条件复杂，上覆软土层占比超过 80%。

盾构掘进需穿越粉质黏土、粉砂和复合地层，还要应对潮汐引起的水位周期性波动，对开挖面土压、同步注浆压力、管片拼装精度提出极高要求。施工既要控制地表沉降，在江北大堤处穿越国家级重点文物保护单位鱼鳞石塘，又要保证盾构机推进过程的连续性和安全性，技术难度和风险系数均处于国内同类工程的高位水平。

在这样一个多变量、强耦合的系统中，任何一个控制参数的偏差都可能引发连锁反应：

土压过低导致开挖面失稳，过高则引起地表隆起甚至刀盘卡死；

注浆不足易造成管片脱空，过量又会增加地层应力，诱发二次沉降。

此类工程不仅建设周期长、施工难度高，而且一旦出现风险，代价极为昂贵。每一次参数调整、每一次突发情况处置，背后都是巨额的时间成本和资源消耗。与航空航天、核电等其他高风险行业类似，超大直径盾构隧道施工对可靠性和安全性的要求近乎苛刻，任何一次失误都可能带来不可逆的后果。因此，在进入现场施工之前，通过虚拟手段对设计方案、应急策略进行充分验证，成为控制风险、降低成本的关键途径。

在工程建设和工业控制领域，已有成功先例证明这一思路的可行性。2023 年 2 月，仿真控制器在上海地铁 3 号、4 号线的改造项目中实现落地试运行，研发人员能够在真实 OC 硬件尚未制造之前，就完成 OC 系统的硬件设计、软件功能和系统性能验证，并在发现设计缺陷后及时优化，使研发迭代次数显著减少，将研发周期从约半年压缩至两个月左右，节省了大量人力和资源投入。

这套系统的底层仿真能力正是由天目全数字实时仿真软件 SkyEye 提供。作为一款面向嵌入式系统的行为级硬件仿真平台，SkyEye 不仅支持多架构处理器的高性能仿真，还具备可视化建模能力，能够在物理硬件尚未制造的前提下，从指令执行、外设响应到总线通信实现高保真还原。SkyEye 为控制器仿真方案提供了处理器级建模、虚拟多模块协同、时序同步等核心能力，成为支撑复杂嵌入式控制系统数字样机实现的关键基础平台。

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