崇太長江隧道是滬渝蓉高鐵全線控制性咽喉工程，它穿越長江，連接上海市崇明區與江蘇省太倉市。如今，在崇太長江隧道中，世界最大直徑國產高鐵盾構機——崇太長江隧道“領航號”已掘進超3500米，以“有人值守、無人動手”的安全平穩姿態自主掘進。
“領航號”盾構機上，應用了我國盾構隧道智能建造新成果——盾構隧道智能建造V2.0技術體系。
我國盾構隧道智能建造技術發展情況如何？盾構隧道智能建造成果有哪些亮點？記者就上述問題采訪了有關專家。
融合多項數智技術
隧道工程是國民經濟發展基礎設施的重要組成部分，盾構/TBM法作為高度機械化的隧道施工方法，相較其他隧道施工方法具有安全、優質、高效的特點。記者了解到，目前，國外采用盾構/TBM法修建的隧道工程占比已超過50%，而我國相應占比不足15%。盾構/TBM法在我國具有廣闊的發展空間。
近年來，多種因素共同推動我國盾構隧道智能建造技術發展。
從現實需求看，隧道施工過程中面臨諸多不利因素，亟待新技術提供解決方案。崇太長江隧道項目總工程師李斌介紹，隧道具有四大特性：地質的不確定性與不確知性、建造理論的模糊性、巖土體的變異性、過程決策的時效性。“這些特性導致隧道建造的安全風險高、工作環境相對惡劣，工程成本與建造效率難以準確把控，也意味著隧道設計與施工的難度大。”李斌說。
從技術層面看，當前，人工智能、大數據、云計算、5G網絡及機器人等新興技術，正快速與建筑行業深度融合。以AI技術為例，李斌介紹，AI通過分析施工數據，能夠自動調整施工計劃、優化人力資源分配，不僅提高作業效率，也能有效縮短工期、節約費用。在設備安全管理方面，AI能夠實時監控施工裝備運行數據，對設備故障和異常及時預警，保障設備長期穩定運行。通過分析施工現場監控視頻，AI也能夠迅速識別違規操作并及時發出警報，保障工人的安全和施工環境的穩定。
5G技術的發展，也為解決隧道建造狹小空間數據傳輸難題提供方案。李斌介紹，隧道建造臨時性強、場地分布分散、隧道空間狹小，不利于信息傳輸。5G技術具有高速、低延遲、大容量、高可靠和廣覆蓋等特點，這為盾構/TBM隧道工程工業物聯網信號傳輸提供保障。
破解施工難點
記者了解到，崇太長江隧道盾構機獨頭掘進長度達11.325千米，設備服役能力需求高。它是長江最深的江底隧道，水下最深處達89米，最大水壓達0.9兆帕，隧道承受水壓高。在長江水下掘進的過程中，需穿越長江刀鱭保護區、主航道等環境敏感區，施工安全要求高。隧道還將穿越粉細砂伴有鈣質膠結物地層，不利地質條件也增大了施工難度。
李斌介紹，面對施工過程的多種不利因素，中鐵隧道局組建隧道智能建造技術攻關團隊，將智能化理念和技術深度嵌入崇太長江隧道建造全流程，成功研發出“智能感知、智能設計、智能預制、智能掘進、智能安裝、智能構筑、智能環控、智能運輸、智能管控”九大智能建造技術成果，形成盾構隧道智能建造V2.0技術體系，為隧道施工保駕護航。
在智能感知方面，技術團隊構建了盾構隧道建造全要素感知系統，通過多元感知與實時解譯技術，實現了工程地質即時探測、設備狀態在線監測、有害氣體實時預警、隧道結構健康感知。
在智能設計方面，技術團隊通過構建三維數字化設計模型，實現了盾構隧道結構參數化、數字化設計，工程數量智能提取統計和一鍵成圖。
在智能預制方面，技術團隊引入智能化生產線，結合信息化技術，搭建了國內首套全數字化管片生產線，實現鋼筋加工、收面、管片蒸養等全過程自動化與智能化，生產效率提升了20%。
在智能掘進方面，技術團隊研發了盾構智能掘進I-TBM系統，突破了盾構倉內壓力自適應、云端預測數據自決策、掘進姿態自巡航、環流出渣自調整等技術。相較于人工操作，盾構智能掘進I-TBM系統在掘進、環流、姿態參數等方面表現更平穩，創造了單月掘進718米的最高紀錄，成功實現全系統算法控制的無人化掘進的常態應用。
“未來，我們將繼續推進隧道建造與新質生產力技術深度融合，讓地下空間資源開發更加安全、優質、高效、綠色、便捷、經濟。”李斌說。
崇太長江隧道是滬渝蓉高鐵全線控制性咽喉工程，它穿越長江，連接上海市崇明區與江蘇省太倉市。如今，在崇太長江隧道中，世界最大直徑國產高鐵盾構機——崇太長江隧道“領航號”已掘進超3500米，以“有人值守、無人動手”的安全平穩姿態自主掘進。
“領航號”盾構機上，應用了我國盾構隧道智能建造新成果——盾構隧道智能建造V2.0技術體系。
我國盾構隧道智能建造技術發展情況如何？盾構隧道智能建造成果有哪些亮點？記者就上述問題采訪了有關專家。
融合多項數智技術
隧道工程是國民經濟發展基礎設施的重要組成部分，盾構/TBM法作為高度機械化的隧道施工方法，相較其他隧道施工方法具有安全、優質、高效的特點。記者了解到，目前，國外采用盾構/TBM法修建的隧道工程占比已超過50%，而我國相應占比不足15%。盾構/TBM法在我國具有廣闊的發展空間。
近年來，多種因素共同推動我國盾構隧道智能建造技術發展。
從現實需求看，隧道施工過程中面臨諸多不利因素，亟待新技術提供解決方案。崇太長江隧道項目總工程師李斌介紹，隧道具有四大特性：地質的不確定性與不確知性、建造理論的模糊性、巖土體的變異性、過程決策的時效性。“這些特性導致隧道建造的安全風險高、工作環境相對惡劣，工程成本與建造效率難以準確把控，也意味著隧道設計與施工的難度大。”李斌說。
從技術層面看，當前，人工智能、大數據、云計算、5G網絡及機器人等新興技術，正快速與建筑行業深度融合。以AI技術為例，李斌介紹，AI通過分析施工數據，能夠自動調整施工計劃、優化人力資源分配，不僅提高作業效率，也能有效縮短工期、節約費用。在設備安全管理方面，AI能夠實時監控施工裝備運行數據，對設備故障和異常及時預警，保障設備長期穩定運行。通過分析施工現場監控視頻，AI也能夠迅速識別違規操作并及時發出警報，保障工人的安全和施工環境的穩定。
5G技術的發展，也為解決隧道建造狹小空間數據傳輸難題提供方案。李斌介紹，隧道建造臨時性強、場地分布分散、隧道空間狹小，不利于信息傳輸。5G技術具有高速、低延遲、大容量、高可靠和廣覆蓋等特點，這為盾構/TBM隧道工程工業物聯網信號傳輸提供保障。
破解施工難點
記者了解到，崇太長江隧道盾構機獨頭掘進長度達11.325千米，設備服役能力需求高。它是長江最深的江底隧道，水下最深處達89米，最大水壓達0.9兆帕，隧道承受水壓高。在長江水下掘進的過程中，需穿越長江刀鱭保護區、主航道等環境敏感區，施工安全要求高。隧道還將穿越粉細砂伴有鈣質膠結物地層，不利地質條件也增大了施工難度。
李斌介紹，面對施工過程的多種不利因素，中鐵隧道局組建隧道智能建造技術攻關團隊，將智能化理念和技術深度嵌入崇太長江隧道建造全流程，成功研發出“智能感知、智能設計、智能預制、智能掘進、智能安裝、智能構筑、智能環控、智能運輸、智能管控”九大智能建造技術成果，形成盾構隧道智能建造V2.0技術體系，為隧道施工保駕護航。
在智能感知方面，技術團隊構建了盾構隧道建造全要素感知系統，通過多元感知與實時解譯技術，實現了工程地質即時探測、設備狀態在線監測、有害氣體實時預警、隧道結構健康感知。
在智能設計方面，技術團隊通過構建三維數字化設計模型，實現了盾構隧道結構參數化、數字化設計，工程數量智能提取統計和一鍵成圖。
在智能預制方面，技術團隊引入智能化生產線，結合信息化技術，搭建了國內首套全數字化管片生產線，實現鋼筋加工、收面、管片蒸養等全過程自動化與智能化，生產效率提升了20%。
在智能掘進方面，技術團隊研發了盾構智能掘進I-TBM系統，突破了盾構倉內壓力自適應、云端預測數據自決策、掘進姿態自巡航、環流出渣自調整等技術。相較于人工操作，盾構智能掘進I-TBM系統在掘進、環流、姿態參數等方面表現更平穩，創造了單月掘進718米的最高紀錄，成功實現全系統算法控制的無人化掘進的常態應用。
“未來，我們將繼續推進隧道建造與新質生產力技術深度融合，讓地下空間資源開發更加安全、優質、高效、綠色、便捷、經濟。”李斌說。
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