[中國(guó)中鐵]“So Crazy！”“Impressive！”——中鐵隧道局推動(dòng)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(guó)際隧道與地下空間協(xié)會(huì)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(chǎng)感受“大灣區(qū)號(hào)”盾構(gòu)機(jī)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(tuán)隊(duì)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(dòng)了我國(guó)盾構(gòu)隧道智能化建造技術(shù)全面應(yīng)用。
　　回望過(guò)去，從隧道最簡(jiǎn)單的肩挑手扛式，到手持風(fēng)鉆的半機(jī)械化，到“新奧法”機(jī)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(guó)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(guó)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(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)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(jī)場(chǎng)線、深大城際、高海拔TBM隧道等工程一線，把“論文”書(shū)寫(xiě)在祖國(guó)大地上。
　　掘進(jìn)機(jī)制造由引進(jìn)到原創(chuàng)
　　隧道掘進(jìn)機(jī)是集機(jī)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(guó)競(jìng)相追逐的科技重器。
　　1997年，原鐵道部斥巨資從德國(guó)引進(jìn)當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的敞開(kāi)式硬巖隧道全斷面掘機(jī)，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(tuán)隊(duì)帶頭人洪開(kāi)榮回憶：“西康鐵路秦嶺隧道施工中首次引進(jìn)了德國(guó)掘進(jìn)機(jī)，隧道挖掘效率得到顯著提升，但高昂的價(jià)格、受制于人的技術(shù)服務(wù)，讓我們深刻認(rèn)識(shí)到?jīng)]有關(guān)鍵技術(shù)就沒(méi)有話語(yǔ)權(quán)。”
　　從那時(shí)起，中鐵隧道局的工程師們就立志要造出自己的盾構(gòu)機(jī)。2002年，隧道掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)研究被列入國(guó)家“863計(jì)劃”重大項(xiàng)目，中鐵隧道局18人組成的盾構(gòu)機(jī)研發(fā)項(xiàng)目組承擔(dān)了隧道掘進(jìn)機(jī)國(guó)產(chǎn)化的重任，這便是盾構(gòu)/TBM隧道智能建造技術(shù)團(tuán)隊(duì)的前身。
　　2008年，中國(guó)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)機(jī)——“中國(guó)中鐵1號(hào)”下線，并在天津地鐵3號(hào)線成功應(yīng)用，我國(guó)盾構(gòu)機(jī)制造實(shí)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(kāi)啟了盾構(gòu)/TBM專(zhuān)業(yè)制造。2013年9月，中國(guó)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(tuán)有限公司（中鐵裝備），盾構(gòu)/TBM正式走向了規(guī)?；圃?。此后，中鐵隧道局與中鐵裝備長(zhǎng)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(dòng)隧道掘進(jìn)裝備升級(jí)。
　　歷時(shí)16年的發(fā)展，目前我國(guó)隧道掘進(jìn)機(jī)品類(lèi)繁多，并且出口到眾多國(guó)家和地區(qū)，帶動(dòng)了我國(guó)隧道施工標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、運(yùn)營(yíng)管理等隧道全要素產(chǎn)業(yè)走出國(guó)門(mén)。
　　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(lài)人工經(jīng)驗(yàn)，工程裝備與地質(zhì)環(huán)境適配困難，掘進(jìn)機(jī)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(tuán)隊(duì)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(dòng)隧道掘進(jìn)建造技術(shù)革新發(fā)展。
　　團(tuán)隊(duì)依托隧道掘進(jìn)機(jī)及智能運(yùn)維全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、廣東省隧道結(jié)構(gòu)智能監(jiān)控與維護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等平臺(tái)，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)”等項(xiàng)目支持下，經(jīng)過(guò)數(shù)年持續(xù)研究，自主研發(fā)了國(guó)內(nèi)首個(gè)也是目前最大的盾構(gòu)/TBM工程大數(shù)據(jù)源發(fā)平臺(tái)。截至目前已服務(wù)行業(yè)30多個(gè)單位，積累工程樣本600多個(gè)、行業(yè)數(shù)據(jù)超150TB。
　　2021年1月，技術(shù)團(tuán)隊(duì)又成功研制隧道智能檢測(cè)車(chē)，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(jiān)實(shí)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(tuán)隊(duì)在上海機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線11標(biāo)項(xiàng)目進(jìn)行成果實(shí)踐。一位參與的工程師講述，掘進(jìn)機(jī)智能測(cè)試可能會(huì)對(duì)掘進(jìn)系統(tǒng)帶來(lái)很多不可預(yù)知的風(fēng)險(xiǎn)，在一次測(cè)試中因扭矩過(guò)載，導(dǎo)致一處核心部件螺栓全部剪斷，險(xiǎn)些使刀盤(pán)、減速機(jī)等系統(tǒng)受到毀滅性損毀。當(dāng)時(shí)他心態(tài)近乎崩潰，一度自我懷疑，團(tuán)隊(duì)士氣也受到影響。
　　洪開(kāi)榮得知情況后堅(jiān)定地說(shuō)：“創(chuàng)新是允許失敗的，有問(wèn)題我擔(dān)責(zé)！”他多次疏導(dǎo)團(tuán)隊(duì)思想、積極組織復(fù)盤(pán)，并帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)日夜作戰(zhàn)，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)，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(tuán)隊(duì)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(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線11標(biāo)項(xiàng)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(cè)、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(guó)工程院院士何華武評(píng)價(jià)：“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?！?/span>
　??開(kāi)創(chuàng)TBM隧道智能建造技術(shù)應(yīng)用
　　科研永無(wú)止境，繼盾構(gòu)隧道智能建造之后，團(tuán)隊(duì)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(guò)千米的大山深處。
　　中鐵隧道局承建的一項(xiàng)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(zhǎng)、TBM研發(fā)制造復(fù)雜等挑戰(zhàn)。面對(duì)重大建設(shè)需求，技術(shù)團(tuán)隊(duì)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(shí)間緊迫等不利條件，每天在隧道內(nèi)工作超過(guò)14個(gè)小時(shí)，抓住稍縱即逝的測(cè)試窗口期。其中，在全工序測(cè)試中，他們?cè)谒淼纼?nèi)連續(xù)工作最長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)50個(gè)小時(shí)。
　　TBM隧道智能建造技術(shù)負(fù)責(zé)人劉永勝說(shuō)：“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(wú)暇照顧家庭，有團(tuán)隊(duì)成員在婚期前兩天才下山，有人甚至錯(cuò)過(guò)孩子的出生時(shí)間?！?/span>
　　歷經(jīng)兩年多的不懈努力，研發(fā)團(tuán)隊(duì)攻克了重重技術(shù)難關(guān)，克服了一項(xiàng)項(xiàng)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(hù)、智能拼裝、智能運(yùn)輸和智能保障五大方向?yàn)楹诵牡腡BM隧道智能建造技術(shù)體系。其建立不僅開(kāi)創(chuàng)了TBM智能建造技術(shù)工程化應(yīng)用的先河，更為整個(gè)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(duì)于未來(lái)的展望，團(tuán)隊(duì)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(kāi)發(fā)與實(shí)踐應(yīng)用的深水區(qū)，挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存。他們將深耕隧道施工領(lǐng)域，堅(jiān)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(jí)，推動(dòng)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(qiáng) 張艷艷）