我國(guó)盾構(gòu)隧道邁入智能建造時(shí)代今日關(guān)注

2023-05-09 09:15:09 來(lái)源: 科技日?qǐng)?bào)

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5月6日，上海市域鐵路機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線11標(biāo)段隧道，攻克各項(xiàng)技術(shù)難題最終貫通并通過(guò)驗(yàn)收。該工程應(yīng)用工程大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)了大直徑盾構(gòu)掘進(jìn)由“人工為主、智能為輔”到“智能為主、人工為輔”產(chǎn)業(yè)升級(jí)，標(biāo)志著我國(guó)盾構(gòu)隧道智能建造技術(shù)已達(dá)世界領(lǐng)先水平。

中國(guó)工程院院士何華武說(shuō)：“以上海機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線11標(biāo)工程為代表的大直徑盾構(gòu)隧道，形成了盾構(gòu)隧道智能建造體系架構(gòu)，將我國(guó)隧道建造技術(shù)推向了新高度。”

上海市域鐵路機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線全長(zhǎng)68.6公里。其中11標(biāo)段隧道長(zhǎng)4721米，是國(guó)內(nèi)首條與國(guó)鐵網(wǎng)絡(luò)互通互聯(lián)的市域鐵路示范工程，由中鐵隧道局承建。作為隧道及地下工程領(lǐng)域的“國(guó)家隊(duì)”，中鐵隧道局四十余年以來(lái)，隧道施工從“新奧法”改良到“淺埋暗挖”，從機(jī)械化配套到盾構(gòu)裝備群組協(xié)同作業(yè)，隧道建設(shè)總里程累計(jì)突破了一萬(wàn)公里大關(guān)，引領(lǐng)我國(guó)隧道施工技術(shù)實(shí)現(xiàn)了四次跨越。近年來(lái)，中鐵隧道局開(kāi)始致力于隧道智能建造研究，并在上海市域鐵路機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線11標(biāo)段隧道進(jìn)行了首試。針對(duì)該標(biāo)段地質(zhì)不確定性、過(guò)程變異性等導(dǎo)致盾構(gòu)效用發(fā)揮受限情況，中鐵隧道局依托該局隧道掘進(jìn)機(jī)及智能運(yùn)維全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的強(qiáng)大技術(shù)力量，由局總工程師、實(shí)驗(yàn)室主任洪開(kāi)榮牽頭，在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“智能互聯(lián)裝備網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造/運(yùn)維集成技術(shù)與平臺(tái)研發(fā)”項(xiàng)目支持下，圍繞工程多要素智能互聯(lián)、掘進(jìn)機(jī)智能運(yùn)維及制造/運(yùn)維互饋機(jī)理等研究，研制了匯聚國(guó)內(nèi)外603個(gè)重點(diǎn)工程數(shù)據(jù)的國(guó)內(nèi)首個(gè)盾構(gòu)TBM工程大數(shù)據(jù)平臺(tái)，構(gòu)建了以智能掘進(jìn)、智能拼裝、智能協(xié)同、智能診斷、智能物管為保障的盾構(gòu)隧道智能建造體系。

該智能建造體系在上海機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線11標(biāo)段隧道的應(yīng)用證明，設(shè)備利用率提高10%，施工組織效率提高16%，創(chuàng)造了14米級(jí)盾構(gòu)單日掘進(jìn)32米的行業(yè)最好紀(jì)錄。

在智能算法與邊緣控制技術(shù)測(cè)試盾構(gòu)刀盤突然失速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，團(tuán)隊(duì)領(lǐng)軍人洪開(kāi)榮通過(guò)反復(fù)測(cè)試和攻關(guān)，最終突破了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法熔斷控制等技術(shù)，依據(jù)研發(fā)的“輔助掘進(jìn)/智能巡航一鍵啟動(dòng)”云邊端智能掘進(jìn)系統(tǒng)，建成了“有人值守、無(wú)人操作”盾構(gòu)智能掘進(jìn)常態(tài)模式，使隧道線性偏差控制在±30毫米，地表最大沉降控制在13毫米以內(nèi);盾構(gòu)綜合掘進(jìn)效率提高33%。研制的弧形件、中隔墻等系列同步拼裝機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)隧道掘進(jìn)-隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)拼裝全工序作業(yè)，大尺度33.6噸預(yù)制混凝土件同步智能拼裝精度達(dá)到毫米級(jí)。

據(jù)悉，我國(guó)盾構(gòu)隧道智能建造技術(shù)目前已取得一系列關(guān)鍵成果，包括構(gòu)建了盾構(gòu)TBM隧道建造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，形成了工程多要素有效融合的數(shù)據(jù)資產(chǎn);突破了典型地層盾構(gòu)智能掘進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)深度學(xué)習(xí)核心算法，建立了預(yù)警、預(yù)報(bào)與應(yīng)急熔斷機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)常態(tài)化智能掘進(jìn);研發(fā)了大直徑盾構(gòu)隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)拼裝機(jī)器人和隧道結(jié)構(gòu)智能監(jiān)測(cè)車，形成了盾構(gòu)掘進(jìn)-結(jié)構(gòu)拼裝-隧道質(zhì)量檢測(cè)全工序作業(yè)生產(chǎn)線;融合現(xiàn)場(chǎng)智能物資管理系統(tǒng)，研發(fā)盾構(gòu)群組智能互聯(lián)工程管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工程安全、質(zhì)量、進(jìn)度、人員、物資等全方位的協(xié)同管理。

洪開(kāi)榮表示，下一步中鐵隧道局將以數(shù)智升級(jí)工程為抓手，瞄準(zhǔn)地質(zhì)探索、機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用、新一代云邊端智能控制技術(shù)研發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，進(jìn)一步夯實(shí)盾構(gòu)隧道智能建造體系。

(攝影：田玉鋒、喬地)

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