盾构施工技术为我国城市地下和水下隧道建设的主要方法，同步注浆是盾构施工的必备及关键工序，同步注浆材料性能的好坏直接影响隧道周围地层位移和地表沉降，因此对其进行高性能化研究有重大的意义。针对武汉长江隧道地层软硬不均、纵向地质条件变化复杂，隧道长、管径大、断面水压高等复杂的地质条件，提出了集防止管片上浮、抗水分散、抗渗、微膨胀等性能于一体的高性能同步注浆材料设计原则与方法；采用有机—无机复合、高效减水缓凝保塑—保水稳定剂复合，研制出高性能同步注浆材料复合外加剂HBP-5；采用HBP-5、纤维增强与微膨胀复合技术路线，制备出适用于该地质条件下的高性能同步注浆材料。研究结果表明：调整胶凝材料组分、水胶比、胶砂比，复合HBP-5制备出可以防止管片上浮，抗水分散性、减水保塑性优良的同步注浆材料；采用HBP-5复合外加剂，有机纤维和膨胀剂、钢渣、粉煤灰复合技术制备出工作性（流动度：19.5cm）、不泌水（泌水率：0.01％）、强度满足要求（28d抗压强度：4.6Mpa）、抗水分散性好（pH值：7.9，28d水陆强度比：90％）、可防止管片上浮（稠度：10．2cm，坍落度：3.5cm）、抗渗性好（S6）、微膨胀(90d自由膨胀率4.13×10^-4)、抗溶蚀性能好(Ca²⁺浓度48mgl／L)的高性能同步注浆材料。武汉长江隧道工程壁后同步注浆应用表明：高性能同步注浆材料配合比为水泥：粉煤灰：砂：水：HBP-5=1：4：12.5：3.51：0.013，注浆压力为0.8～1.2MPa，注浆量为7.24m³／环～10.02m³／环，注浆速度为70L／min～100L／min时注浆效果良好；高性能同步注浆材料每方造价比普通同步注浆材料节省5～10元，具有很好的经济和社会效益。