盾構(gòu)機(jī)裝上“智能掘進(jìn)腦” 隧道建造步入數(shù)智時(shí)代
發(fā)表時(shí)間: 2025-03-31
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來源：中國網(wǎng)
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中國網(wǎng)財(cái)經(jīng)3月31日訊(記者李春暉)崇太長江隧道項(xiàng)目，直徑15.4米、整機(jī)長約148米的“領(lǐng)航號(hào)”盾構(gòu)機(jī)在長江水下數(shù)十米處全速掘進(jìn)，而它的駕駛艙內(nèi)，駕駛員正在“袖手旁觀”。
原來，這座總重約4000噸的“龐然大物”搭載了中鐵隧道局首席專家、隧道掘進(jìn)機(jī)及智能運(yùn)維全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任洪開榮團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的“智能掘進(jìn)腦”系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了“參數(shù)自決策、操作自執(zhí)行”智能掘進(jìn)，可以做到“有人值守、無人操作”。
近日，中國網(wǎng)財(cái)經(jīng)記者跟隨國資委新聞中心組織的“走進(jìn)新國企·科技創(chuàng)新主力軍”調(diào)研活動(dòng)，走進(jìn)中國中鐵隧道局崇太長江隧道項(xiàng)目，感受隧道建設(shè)從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”到“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的轉(zhuǎn)變。
曾經(jīng)，盾構(gòu)施工就像“盲人走路”，在一片漆黑的地下，由于無法100%預(yù)判前方地質(zhì)情況，施工過程中可能會(huì)遇到沉降、滲水、不明障礙物等等各種突發(fā)情況，全靠駕駛員憑經(jīng)驗(yàn)判斷處置。
“有時(shí)候一些儀表參數(shù)出現(xiàn)異常，駕駛員無法立刻判斷問題出在哪里，還需要層層上報(bào)、開會(huì)分析，很耽誤時(shí)間。”中鐵隧道局相關(guān)工作人員表示。
中鐵隧道局多年前就開始數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，收集過往各個(gè)項(xiàng)目的掘進(jìn)過程中的各項(xiàng)參數(shù)，將人的經(jīng)驗(yàn)操作數(shù)據(jù)化。“只要機(jī)器一動(dòng)，就開始采集數(shù)據(jù)，然后用于訓(xùn)練大模型、小模型。”中國中鐵高級專家李建斌說，這樣一旦出現(xiàn)參數(shù)異常，“智能掘進(jìn)腦”系統(tǒng)就能快速得出故障原因，并實(shí)施處置。
“機(jī)器的反應(yīng)是毫秒級的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)快過人工處置。”前述工作人員表示。
崇太長江隧道是由滬杭客專公司建設(shè)管理、中國中鐵隧道局承建的滬渝蓉高速鐵路(沿江高鐵通道)關(guān)鍵控制性工程，連接上海市崇明區(qū)與江蘇省太倉市，全長14.25千米，其中盾構(gòu)段長13.2千米，設(shè)計(jì)時(shí)速350公里，是全球首條實(shí)現(xiàn)高鐵“過江不減速”的隧道。
水下掘進(jìn)就像在一塊淤泥里的豆腐上打孔，還得保證豆腐不散，而崇太長江隧道建設(shè)難度更高。
該項(xiàng)目有“長大高深”四大特征。一是長：盾構(gòu)獨(dú)頭掘進(jìn)距離達(dá)11.3255千米，為全球最長。二是大：盾構(gòu)機(jī)直徑15.4米，是目前世界最大直徑高鐵盾構(gòu)隧道。三是高：設(shè)計(jì)時(shí)速350公里，創(chuàng)水下隧道行車速度之最。四是深：隧道最深處距長江水面89米，最大水壓0.9兆帕，為長江流域已建和在建工程中開挖最深的隧道。
面對罕見的施工難度，搭載了“智能掘進(jìn)腦”的“領(lǐng)航號(hào)”盾構(gòu)機(jī)自主調(diào)節(jié)推力轉(zhuǎn)速并完成毫米級糾偏，在崇太長江隧道中最高實(shí)現(xiàn)單日掘進(jìn)尺28米，高效保障了掘進(jìn)效率。
“領(lǐng)航號(hào)”盾構(gòu)機(jī)于2024年4月從上海市崇明區(qū)3號(hào)井始發(fā)，截至2025年3月24日已掘進(jìn)突破5172米，平均月進(jìn)尺達(dá)600米。
據(jù)2024年11月發(fā)布的《中國盾構(gòu)/TBM隧道智能建造藍(lán)皮書》，中鐵隧道局研發(fā)的“智能掘進(jìn)腦”系統(tǒng)，突破了盾構(gòu)倉內(nèi)壓力自適應(yīng)、云端預(yù)測數(shù)據(jù)自決策、掘進(jìn)姿態(tài)自巡航、環(huán)流出渣自調(diào)整等核心技術(shù)，掘進(jìn)、環(huán)流、姿態(tài)參數(shù)較人工操作更平穩(wěn)，創(chuàng)造了單月掘進(jìn)718米的最高紀(jì)錄，平均月進(jìn)度達(dá)到600米，誤差控制在毫米級，成功實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)算法控制的無人化掘進(jìn)的常態(tài)應(yīng)用。
不僅如此，中鐵隧道局還將智能化轉(zhuǎn)型從掘進(jìn)拓展到了管片預(yù)制、運(yùn)輸、環(huán)控等其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)，形成了“智能感知、智能設(shè)計(jì)、智能預(yù)制、智能掘進(jìn)、智能安裝、智能構(gòu)筑、智能環(huán)控、智能運(yùn)輸、智能管控”等九大智能建造成果，在崇太長江隧道工程常態(tài)化應(yīng)用。
回顧中國盾構(gòu)的發(fā)展歷史，1997年，我國建設(shè)西康鐵路秦嶺隧道，花費(fèi)7億元人民幣從國外采購了兩臺(tái)硬巖掘進(jìn)機(jī)，那時(shí)候中國還沒有真正屬于自己的盾構(gòu)；2008年，中國第一臺(tái)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)——“中國中鐵1號(hào)”成功下線，并在天津地鐵三號(hào)線施工項(xiàng)目成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了從0到1的突破；此后數(shù)年，中國盾構(gòu)機(jī)快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了從1到1000的飛躍，李建斌作為我國盾構(gòu)機(jī)自主化研制和產(chǎn)業(yè)化的開拓者，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制出了一系列具有奠基性和開創(chuàng)性的中國國內(nèi)首臺(tái)和世界首臺(tái)產(chǎn)品，累計(jì)研發(fā)盾構(gòu)機(jī)超過1000臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了中國盾構(gòu)機(jī)量變到質(zhì)變、從行業(yè)“追隨者”到“引領(lǐng)者的轉(zhuǎn)變。
隨著人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)快速發(fā)展，未來，盾構(gòu)/TBM 隧道建造逐步走向數(shù)字化、智能化成為必然趨勢。
李建斌表示，建議未來國內(nèi)行業(yè)可以開放數(shù)據(jù)，共同進(jìn)行智能化建設(shè)、共享創(chuàng)新成果，這樣行業(yè)整體智能化水平會(huì)很快出現(xiàn)質(zhì)的飛躍。
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