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“推拼同步”盾构机告别“走走停停” 新技术将用于机场联络线

来源:新民晚报     记者:裘颖琼     作者:裘颖琼     编辑:陆常青     2021-04-18 11:23 | |

图说:国产盾构机“骥跃号”将使用“推拼同步”创新技术  采访对象供图(下同)

图说:为了实现“推拼同步”,研究团队在前期做了大量研究和试验工作 

新民晚报讯(记者 裘颖琼)用于上海机场联络线隧道掘进的国产盾构机“骥跃号”,目前已在工厂完成拼装,正在调试。记者从今天召开的2021年中国(上海)国际隧道工程研讨会获悉,“骥跃号”还是一台智能盾构机,可以创新性地实现“推拼同步”。

盾构机主要用于铁路、公路、地铁和水利等基建工程的隧道环节,有“地下蛟龙”的美誉。工作时,盾构机用前面的切削刀盘,把地下的泥沙、石头“吞”进”嘴“里,通过螺旋传送机输送到皮带传送机,再用渣土车运往后方。

18世纪,工程师布鲁诺尔发明了盾构机用于伦敦泰晤士河隧道的修建,并于1843年顺利完工。泰晤士河隧道是世界上第一条采用盾构技术挖掘的隧道,在隧道工程史上是一个具有重大意义的里程碑。而这台盾构机,是人类隧道施工史上的一次重大技术突破。

然而,自机械化盾构问世以来,盾构施工工序始终保持“推进、停止、拼装”的循环往复,即盾构机向前掘进一环,原地停下,完成一环管片拼装,再继续掘进。如此“走走停停”,施工效率难以提升。

对此,隧道股份上海隧道自主研发的“推拼同步”技术,则是将掘进与拼装两者同步进行。盾构机往前掘进的同时,拼装机同步进行管片拼装。听起来简单,但实际操作并不容易。盾构机与拼装机如何保持“步调一致”?会不会影响盾构机的姿态控制?

隧道股份上海隧道机械制造分公司总经理龚卫介绍,“我们将盾构机的顶进油缸进行编组,通过数字化模块进行控制,实现不同组别分时顶进,在保证盾构机掘进姿态稳定的情况下,让拼装工作可以自动跟随。”为了实现“推拼同步”,研究团队在前期做了大量研究和试验工作,形成了推拼同步组态控制理论,并建立推拼同步模式下盾构推进系统力矩矢量控制算法,自主研发并形成了18项专利技术。同时,首创了超大直径盾构推拼同步技术模型试验平台,在验证关键技术的同时,深入挖掘工程施工过程中可能存在的风险点。模拟试验数据表明,推拼同步技术可提高施工效率30%至50%。龚卫透露,“推拼同步”这项创新技术,将运用于上海市域铁路机场线和沪通铁路的盾构掘进任务中。

智能盾构通过自我学习,还会变得越来越“聪明”。为实现盾构施工数字智能化,隧道股份上海隧道早在2015年就开发成立了盾构管控中心,用于监测、分析盾构施工过程中的各项数据。目前,盾构管控中心已累计接入了16座城市、90个项目、356台次盾构、400公里隧道建设的施工数据。在此基础上,研发团队将大数据、5G网络和人工智能等新兴技术加入,目前已有盾构机实现“自主巡航”,并在杭州至绍兴的城际铁路工程区间、上海地铁14号线昌邑路站应用。

“与传统的盾构机相比,智能盾构也有司机,但这位司机其实是人工智能,可以自行感知、分析、决策、控制,完成掘进任务。”上海隧道盾构分公司总经理刘喜东介绍,“AI司机”可以精准捕捉掘进中地质特性、施工参数、盾构姿态、环境影响等近千组数据,通过分析做出行动命令。而盾构管控中心,是让盾构机拥有人工智能的核心,堪称智能盾构的“超级大脑”。

隧道股份上海隧道总经理裴烈烽表示,当前城市地下空间环境越来越复杂,城市管理者和建设者面临着风险、效率、环境等诸多难题,数字智能将成为解决问题的关键。“目前,我们正积极组建数字盾构工程技术研究中心,该中心将致力于数字隧道建造标准、数字隧道建造技术、数字盾构装备技术、数字隧道配套技术等四个方面的深化研究,减少施工过程中人为因素造成的各类隐患,并通过数据的深度挖掘以及快速交换共享,实现工程质量、施工风险、建设进度、盾构设备的全方位智能管控。”

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