在隧道工程的众多环节中，掘进技术始终是创新的重中之重，直接关系到工程进度和施工安全。传统的钻爆法在复杂地质条件下往往面临效率低下、风险较高的问题，因此，智能化、大型化、定制化的掘进装备成为研发焦点。例如，针对不同地层特性研发的盾构机，如适用于硬岩地层的TBM（全断面硬岩隧道掘进机）和适用于软土地层的土压平衡盾构机、泥水平衡盾构机等，其核心技术如刀盘设计、驱动系统、姿态控制、同步注浆等方面不断涌现新的专利技术。一些新型盾构机集成了实时地质探测、刀具磨损监测、自动换刀等功能，能够根据前方地质条件自动调整掘进参数，大大提高了施工的安全性和连续性。国家专利局数据显示，仅在盾构机领域，近五年的相关专利申请量就占隧道工程总专利申请量的近三成，其中不少专利技术已经成功应用于国内重大隧道工程，如某穿江隧道工程中采用的大直径盾构机，其刀盘刀具的创新设计有效解决了江底复杂地层的切削难题，使掘进效率提升了20%以上。
除了掘进装备本身，新型工程材料的研发与应用也是隧道专利技术的重要创新方向，这些材料直接影响隧道结构的强度、耐久性和经济性。传统的钢筋混凝土材料在某些特殊环境下，如高水压、强腐蚀、大跨度等条件，已难以满足需求。因此，高性能混凝土、纤维增强复合材料（FRP）、自修复材料、智能感知材料等成为研究热点，并产生了大量相关专利。例如，在海底隧道建设中，一种掺入特殊矿物掺合料和有机纤维的高性能抗渗混凝土专利技术，显著提高了混凝土的抗裂性和抗氯离子渗透能力，有效延长了隧道结构在海水侵蚀环境下的使用寿命。另外，FRP材料因其轻质高强、耐腐蚀等优点，在隧道支护、管片加固等方面的应用专利也日益增多，某山岭隧道采用FRP格栅代替传统钢筋网进行初期支护，不仅减轻了结构自重，还提高了施工速度和支护效果。同时，一些智能材料，如能感知应力应变的传感混凝土、能根据环境温度自动调节刚度的形状记忆合金等，其相关专利技术为实现隧道结构的健康监测和性能自适应提供了可能。通过八月瓜平台检索可以发现，近三年来，隧道工程材料领域的专利申请年均增长率超过15%，显示出该方向强劲的创新活力。
随着国家对生态文明建设的日益重视，隧道工程的绿色建造与环境保护技术也成为专利创新的新趋势，旨在减少工程建设对周边生态环境的扰动，并实现资源的高效利用。这方面的专利技术主要体现在施工过程的节能减排、废弃物资源化利用、噪声与振动控制、生态修复等方面。例如，在隧道施工中，一种新型的低噪声通风系统专利技术，通过优化风机结构和风管布局，有效降低了施工场地的噪声污染，改善了作业环境。同时，施工过程中产生的大量弃渣和废水的处理与再利用专利技术也备受关注，某城市地铁隧道工程中采用的弃渣资源化处理专利技术，将盾构掘进产生的渣土经过破碎、筛分、改良后，成功应用于隧道回填和路基填料，实现了废弃物的减量化和资源化，减少了对耕地的占用和对环境的污染。此外，针对隧道洞口段的生态修复专利技术，通过采用乡土植物、喷播绿化等措施，使隧道洞口与周边自然景观更好地融合，减少了视觉冲击。科科豆平台的统计数据显示，绿色建造相关的隧道专利申请占比逐年提升，从五年前的不足5%增长到如今的12%，反映出行业对环境保护的重视程度不断提高。
隧道工程的智慧化运维与安全保障是确保隧道长期安全、高效运营的关键，也是近年来隧道专利技术创新的一个重要着力点，尤其在物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术的推动下，相关专利技术呈现爆发式增长。传统的隧道运维主要依赖人工巡检，效率低、成本高、易漏检，而智慧化运维则通过在隧道内布设大量传感器（如温度、湿度、位移、应变、烟雾、CO浓度等传感器），结合视频监控、无人机巡检等手段，实现对隧道结构状态、设备运行情况、交通流信息等的实时感知和数据采集。这些采集到的数据通过5G或光纤网络传输至云端管理平台，再利用大数据分析和人工智能算法进行处理，实现对隧道异常情况的预警、故障诊断和寿命预测。相关专利技术涵盖了从感知层的智能传感器设计，到传输层的数据加密与高效传输，再到应用层的智能分析算法和可视化管理平台等多个方面。例如，某高速公路隧道群应用的智慧运维专利技术，通过AI视频分析系统能够自动识别车辆异常停车、火灾初期烟雾等情况，并及时发出预警，大大缩短了应急响应时间。同时，基于BIM（建筑信息模型）技术的隧道全生命周期管理专利技术，将设计、施工、运维等各个阶段的数据整合到一个三维模型中，实现了对隧道信息的集成化管理和可视化展示，为运维决策提供了有力支持。据国家专利局最新公布的数据，智慧运维与安全保障领域的隧道专利申请量在过去三年间年均增幅超过40%，成为增长最快的隧道专利技术领域之一。
在特殊地质与复杂环境下的隧道修建技术方面，专利创新也展现出强大的活力，因为我国地域辽阔，地质条件复杂多样，许多隧道工程需要穿越高地应力、高岩温、岩溶、瓦斯、断层破碎带等不良地质段，这些都给隧道设计与施工带来了极大挑战，也催生了大量针对性的专利技术。例如，在穿越活动断层的隧道工程中，一种新型的可适应断层错动的柔性接头专利技术，通过特殊的结构设计，使隧道结构能够在断层发生一定错动时，通过接头的变形来吸收能量，避免结构发生破坏。在高地温隧道中，一种高效的通风降温与热害控制专利技术，结合冰冷却、风水联动降温等措施，有效将隧道内作业环境温度控制在人体可接受范围内。此外，针对岩溶发育区隧道，超前地质预报专利技术也取得了显著进展，如采用地质雷达与超前钻探相结合的综合预报方法，并开发出相应的数据处理与解释软件，能够更准确地探明掌子面前方的溶洞、溶腔等不良地质体的位置和规模，为施工规避风险提供了重要依据。这些专利技术的应用，使得我国在复杂地质条件下修建隧道的能力不断提升，成功建成了许多世界级的隧道工程奇迹。
水下隧道，特别是跨海隧道的建设，由于面临着高水压、大埋深、长距离、复杂水文地质条件等多重挑战，其专利技术创新也具有高度的专业性和前沿性。在水下隧道的结构形式、防水技术、施工工艺等方面均有大量创新成果。例如，某跨海隧道工程采用的沉管隧道接头防水专利技术，通过多层密封结构和新型止水材料的组合应用，成功解决了沉管接头在高水压条件下的渗漏问题，确保了隧道的防水可靠性。在施工工艺方面，大型化、自动化的管节预制与浮运安装专利技术也不断涌现，如某沉管隧道的管节工厂化预制专利技术，通过采用高精度模板、自动化振捣、智能养护等手段，保证了管节的几何尺寸精度和混凝土强度，为后续的顺利对接奠定了坚实基础。同时，水下隧道的通风、消防、疏散等安全保障专利技术也至关重要，一种适用于长距离跨海隧道的分区通风与火灾排烟专利技术，通过优化通风井设置和气流组织，能够在火灾发生时快速将烟雾控制在一定区域，并引导人员安全疏散。这些水下隧道专利技术的突破，极大地推动了我国跨海通道建设的技术水平。
隧道工程的数字化设计与仿真优化技术也是专利创新的重要组成部分，它贯穿于隧道工程的整个生命周期，从规划、勘察、设计到施工、运维，都离不开数字化技术的支撑。传统的隧道设计多采用二维图纸，设计效率低，各专业间协同困难，设计成果的可视化程度不高。而数字化设计技术则基于三维建模软件和BIM平台，实现了隧道工程的三维可视化设计，各专业设计师可以在同一平台上进行协同工作，减少了设计冲突和错漏碰缺。相关专利技术包括三维地质建模、隧道结构参数化设计、多专业协同设计、工程量自动统计等。在仿真优化方面，数值模拟技术被广泛应用于隧道施工过程的力学行为分析、围岩稳定性评价、支护结构受力计算等，通过建立精确的数值模型，模拟不同施工方案下的隧道响应，从而优化施工参数和支护设计。例如，某深埋隧道在设计阶段，通过应用三维弹塑性有限元数值模拟专利技术，对不同开挖步骤和支护参数下的围岩变形和应力分布进行了详细分析，最终确定了最优的施工方案，有效控制了隧道施工过程中的塌方风险。此外，虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术在隧道设计交底、施工培训、运维可视化等方面的应用专利也逐渐增多，进一步提升了隧道工程的数字化水平。
从以上多个创新方向可以看出，隧道专利技术的发展正朝着更智能、更绿色、更安全、更高效的方向迈进。这些专利技术不仅是企业核心竞争力的体现，也是推动我国隧道工程技术进步和产业升级的重要力量。随着国内各大基建项目的不断推进和“一带一路”倡议的深入实施，未来隧道工程领域的技术创新需求将更加旺盛，相关专利的数量和质量也将持续提升，为解决更多复杂工程难题、建设世界一流隧道工程提供强有力的技术支撑。
有人认为隧道专利技术创新只是追求高端复杂的技术。其实并非如此，创新也体现在对现有技术的优化改进，以适应不同地质条件、降低成本和提高实用性等方面，一些看似简单的改进也可能带来巨大效益。
《隧道掘进装备创新与应用》
推荐理由：聚焦隧道工程核心创新方向——掘进技术，系统阐述盾构机、TBM等智能化、大型化掘进装备的刀盘设计、驱动系统、姿态控制、同步注浆等关键专利技术，结合国内重大工程案例（如穿江隧道大直径盾构机应用），分析掘进效率提升与复杂地层适应性突破。
《新型工程材料在隧道工程中的应用》
推荐理由：围绕高性能混凝土、纤维增强复合材料（FRP）、自修复材料、智能感知材料等创新热点，详解材料在抗渗、耐腐蚀、轻量化支护等方面的专利技术，如海底隧道抗渗混凝土、FRP格栅支护等工程实践，展现材料对隧道结构耐久性与经济性的提升作用。
《智慧隧道运维：从感知到决策》
推荐理由：结合物联网、大数据、AI技术，梳理隧道智慧化运维的专利技术体系，涵盖传感器感知、5G/光纤传输、云端平台分析、AI预警算法及BIM全生命周期管理，实例解析车辆异常识别、火灾预警等智慧运维场景，体现“实时感知-数据驱动-智能决策”的技术路径。
《隧道工程绿色建造技术与实践》
推荐理由：针对节能减排、废弃物资源化、噪声控制、生态修复等绿色创新方向，收录低噪声通风系统、弃渣再生利用、洞口生态修复等专利技术案例，分析绿色建造如何减少环境扰动（如城市地铁弃渣回填技术），反映行业生态保护意识的提升。
《复杂地质与水下隧道修建关键技术》
推荐理由：聚焦特殊地质（高地应力、岩溶、断层）与水下隧道（跨海沉管）的技术挑战，详解柔性断层接头、高地温通风降温、沉管防水、分区排烟等专利技术，如活动断层隧道能量吸收结构、长距离跨海隧道通风疏散系统，展现复杂环境下的工程突破。
《隧道工程数字化设计与仿真优化》
推荐理由：围绕数字化设计全流程，阐述三维地质建模、参数化设计、多专业协同、数值模拟等专利技术，对比传统二维设计与BIM平台的协同优势，实例说明三维可视化设计如何减少冲突、优化施工方案（如深埋隧道开挖步骤仿真）。
《中国隧道工程专利技术发展报告（2018-2023）》
推荐理由：基于国家专利局数据，系统分析近五年隧道领域专利申请趋势，按掘进装备、材料、智慧运维、绿色建造等方向分类解读高价值专利，揭示技术创新热点与企业研发重点，为行业技术布局提供数据支撑。
随着我国交通基础设施建设发展，隧道工程愈发重要，专利作为技术创新成果载体，记录并保护大量前沿探索。 1. 掘进技术：掘进技术是创新重点，智能化、大型化、定制化掘进装备成研发焦点，盾构机领域专利多且应用广泛，提升了施工效率与安全性。 2. 工程材料：新型工程材料研发应用是重要创新方向，高性能混凝土、FRP材料等专利增多，提升了隧道结构性能。 3. 绿色建造：绿色建造与环境保护技术成新趋势，相关专利涉及节能减排、废弃物利用等，申请占比逐年提升。 4. 智慧运维：智慧化运维与安全保障是关键着力点，在信息技术推动下专利爆发式增长，实现隧道实时感知与数据处理。 5. 特殊地质修建：特殊地质与复杂环境下的隧道修建技术专利创新活跃，解决了穿越不良地质段的难题。 6. 水下隧道：水下隧道建设专利技术专业前沿，涉及结构、防水、施工工艺及安全保障等方面。 7. 数字化设计：数字化设计与仿真优化技术贯穿隧道全生命周期，提升了设计效率与可视化程度。 隧道专利技术正朝智能、绿色、安全、高效方向发展，未来技术创新需求旺盛，将为隧道工程提供有力支撑。
国家专利局公开数据
知网相关文献
八月瓜平台
科科豆平台
国家专利局最新公布的数据