[中國中鐵]“So Crazy！”“Impressive！”——中鐵隧道局推動盾構(gòu)/TBM隧道建造技術(shù)智能化側(cè)記

? ? “So Crazy！”“Impressive！”（“太瘋狂了！”“了不起！”）近日，國際隧道與地下空間協(xié)會主席阿諾德·迪克斯一行在中鐵隧道局承建的深江鐵路珠江口隧道觀摩，現(xiàn)場感受“大灣區(qū)號”盾構(gòu)機智能掘進(jìn)后，紛紛發(fā)出贊嘆。驚艷眾人的正是中鐵隧道局盾構(gòu)/TBM隧道智能建造技術(shù)團隊自主研發(fā)的隧道智能建造技術(shù)，“八大智能”系統(tǒng)在珠江口隧道的應(yīng)用，推動了我國盾構(gòu)隧道智能化建造技術(shù)全面應(yīng)用。
　　回望過去，從隧道最簡單的肩挑手扛式，到手持風(fēng)鉆的半機械化，到“新奧法”機械化配套，到盾構(gòu)/TBM工廠化作業(yè)，中鐵隧道局始終引領(lǐng)著我國隧道建造技術(shù)進(jìn)步。如今中鐵隧道局正走在前列，助推我國隧道建造技術(shù)智能化跨越。
　　目前，中鐵隧道局盾構(gòu)/TBM隧道智能建造技術(shù)團隊共有16人，平均年齡33歲，研究生以上學(xué)歷14人，其中博士6人。團隊主要從事盾構(gòu)/TBM隧道智能掘進(jìn)、環(huán)流控制等功能技術(shù)研發(fā)，正駐扎在上海機場線、深大城際、高海拔TBM隧道等工程一線，把“論文”書寫在祖國大地上。
　　掘進(jìn)機制造由引進(jìn)到原創(chuàng)
　　隧道掘進(jìn)機是集機械、電氣、液壓和傳感技術(shù)于一體的高端裝備，是隧道工程的掘進(jìn)利器，也是世界各國競相追逐的科技重器。
　　1997年，原鐵道部斥巨資從德國引進(jìn)當(dāng)時世界上最先進(jìn)的敞開式硬巖隧道全斷面掘機，用于“進(jìn) 中鐵隧道局承建的西康鐵路秦嶺隧道。中鐵隧道局總工程師、盾構(gòu)/TBM隧道智能建造技術(shù)團隊帶頭人洪開榮回憶：“西康鐵路秦嶺隧道施工中首次引進(jìn)了德國掘進(jìn)機，隧道挖掘效率得到顯著提升，但高昂的價格、受制于人的技術(shù)服務(wù)，讓我們深刻認(rèn)識到?jīng)]有關(guān)鍵技術(shù)就沒有話語權(quán)?！?/span>
　　從那時起，中鐵隧道局的工程師們就立志要造出自己的盾構(gòu)機。2002年，隧道掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)研究被列入國家“863計劃”重大項目，中鐵隧道局18人組成的盾構(gòu)機研發(fā)項目組承擔(dān)了隧道掘進(jìn)機國產(chǎn)化的重任，這便是盾構(gòu)/TBM隧道智能建造技術(shù)團隊的前身。
　　2008年，中國第一臺擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機——“中國中鐵1號”下線，并在天津地鐵3號線成功應(yīng)用，我國盾構(gòu)機制造實現(xiàn)了從0到1的突破。2009年12月，中鐵隧道局成立中鐵隧道裝備制造有限公司，開啟了盾構(gòu)/TBM專業(yè)制造。2013年9月，中國中鐵依托中鐵隧道裝備制造有限公司組建了中鐵工程裝備集團有限公司（中鐵裝備），盾構(gòu)/TBM正式走向了規(guī)?；圃臁４撕?，中鐵隧道局與中鐵裝備長期協(xié)作、合力攻關(guān)，始終以隧道工程建造技術(shù)進(jìn)步為引領(lǐng)，推動隧道掘進(jìn)裝備升級。
　　歷時16年的發(fā)展，目前我國隧道掘進(jìn)機品類繁多，并且出口到眾多國家和地區(qū)，帶動了我國隧道施工標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、運營管理等隧道全要素產(chǎn)業(yè)走出國門。
　　建成盾構(gòu)隧道智能建造體系
　　傳統(tǒng)盾構(gòu)隧道掘進(jìn)主要依賴人工經(jīng)驗，工程裝備與地質(zhì)環(huán)境適配困難，掘進(jìn)機效能發(fā)揮不夠充分。為解決這一難題，盾構(gòu)/TBM隧道智能建造技術(shù)團隊瞄準(zhǔn)人工智能技術(shù)前沿，緊跟物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)高速發(fā)展步伐，推動隧道掘進(jìn)建造技術(shù)革新發(fā)展。
　　團隊依托隧道掘進(jìn)機及智能運維全國重點實驗室、廣東省隧道結(jié)構(gòu)智能監(jiān)控與維護重點實驗室等平臺，在國家重點研發(fā)計劃“智能互聯(lián)裝備網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造/運維集成技術(shù)與平臺研發(fā)”等項目支持下，經(jīng)過數(shù)年持續(xù)研究，自主研發(fā)了國內(nèi)首個也是目前最大的盾構(gòu)/TBM工程大數(shù)據(jù)源發(fā)平臺。截至目前已服務(wù)行業(yè)30多個單位，積累工程樣本600多個、行業(yè)數(shù)據(jù)超150TB。
　　2021年1月，技術(shù)團隊又成功研制隧道智能檢測車，并首次在深圳春風(fēng)隧道應(yīng)用，為盾構(gòu)隧道智能建造奠定了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
　　前進(jìn)的路上，并不總是一帆風(fēng)順。2022年，技術(shù)團隊在上海機場聯(lián)絡(luò)線11標(biāo)項目進(jìn)行成果實踐。一位參與的工程師講述，掘進(jìn)機智能測試可能會對掘進(jìn)系統(tǒng)帶來很多不可預(yù)知的風(fēng)險，在一次測試中因扭矩過載，導(dǎo)致一處核心部件螺栓全部剪斷，險些使刀盤、減速機等系統(tǒng)受到毀滅性損毀。當(dāng)時他心態(tài)近乎崩潰，一度自我懷疑，團隊士氣也受到影響。
　　洪開榮得知情況后堅定地說：“創(chuàng)新是允許失敗的，有問題我擔(dān)責(zé)！”他多次疏導(dǎo)團隊思想、積極組織復(fù)盤，并帶領(lǐng)團隊日夜作戰(zhàn)，反復(fù)測試和攻關(guān)，最終突破了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機器學(xué)習(xí)算法熔斷控制等技術(shù)，形成“有人值守?zé)o人操作”的盾構(gòu)智能掘進(jìn)常態(tài)模式。
　　很快，團隊又攻克了智能拼裝、智能協(xié)同等技術(shù)難題，最終在上海機場聯(lián)絡(luò)線11標(biāo)項目搭建了以智能掘進(jìn)、智能拼裝、智能協(xié)同、智能診斷、智能檢測、智能構(gòu)件生產(chǎn)、智能物管、智能通風(fēng)“八大智能”為核心的盾構(gòu)隧道智能建造體系。
　　中國工程院院士何華武評價：“以上海機場聯(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)，將我國隧道建造技術(shù)推向了新高度。”
　??開創(chuàng)TBM隧道智能建造技術(shù)應(yīng)用
　　科研永無止境，繼盾構(gòu)隧道智能建造之后，團隊又錨定了TBM隧道智能建造。與盾構(gòu)技術(shù)相比，TBM技術(shù)復(fù)雜程度更高，通常是在埋深超過千米的大山深處。
　　中鐵隧道局承建的一項高海拔TBM隧道工程，面臨地質(zhì)復(fù)雜、環(huán)境極端、距離超長、TBM研發(fā)制造復(fù)雜等挑戰(zhàn)。面對重大建設(shè)需求，技術(shù)團隊毅然進(jìn)駐一線，承擔(dān)起TBM隧道智能建造技術(shù)攻關(guān)的全新任務(wù)。他們克服高反不適、物流不便、時間緊迫等不利條件，每天在隧道內(nèi)工作超過14個小時，抓住稍縱即逝的測試窗口期。其中，在全工序測試中，他們在隧道內(nèi)連續(xù)工作最長時間超過50個小時。
　　TBM隧道智能建造技術(shù)負(fù)責(zé)人劉永勝說：“為盡快完成研發(fā)任務(wù)，我們的身心都承受著巨大的壓力，工程師們都在連續(xù)奮戰(zhàn)，無暇照顧家庭，有團隊成員在婚期前兩天才下山，有人甚至錯過孩子的出生時間。”
　　歷經(jīng)兩年多的不懈努力，研發(fā)團隊攻克了重重技術(shù)難關(guān)，克服了一項項TBM隧道智能建造領(lǐng)域原創(chuàng)技術(shù)難題，構(gòu)建了以智能掘進(jìn)、智能支護、智能拼裝、智能運輸和智能保障五大方向為核心的TBM隧道智能建造技術(shù)體系。其建立不僅開創(chuàng)了TBM智能建造技術(shù)工程化應(yīng)用的先河，更為整個隧道建造行業(yè)提供了寶貴的技術(shù)示范。
　　科技革命加速演進(jìn)，智能建造方興未艾。對于未來的展望，團隊成員一致認(rèn)為，盾構(gòu)/TBM隧道智能建造技術(shù)正逐步邁入技術(shù)開發(fā)與實踐應(yīng)用的深水區(qū)，挑戰(zhàn)與機遇并存。他們將深耕隧道施工領(lǐng)域，堅定不移地深化智能建造研究，不斷豐富智能建造的內(nèi)涵，促進(jìn)智能建造升級，推動隧道掘進(jìn)智能建造技術(shù)向更高層次邁進(jìn)。?（劉永勝 初文強 張艷艷）