国产超大直径盾构机实现智能化突破 数智技术赋能重大工程建设

春节假期,城市地下空间建设并未按下“暂停键”。上海浦东新区海徐路的盾构研发基地里,两台高达三层楼的国产盾构机分别处于拼装与出厂前联调阶段。针对即将面对的复杂地层与长距离穿越任务,项目团队将假期变成“窗口期”,对关键系统逐项校核、反复验证,为后续工程施工提供更稳健的装备支撑。 问题:复杂地层与大型地下工程对盾构“可控性”提出更高要求 随着城际铁路、跨江跨湖通道等重大工程增多,地下施工面临地层差异大、扰动风险高、工序耦合强等挑战。传统盾构施工在关键环节高度依赖现场经验与人工操作,遇到地质突变、参数波动或环境约束时,施工决策需要更快、更精准、更可追溯。如何在保障安全的前提下提升掘进质量与效率,成为新一代盾构装备必须回答的问题。 原因:工程规模升级与安全质量约束倒逼装备向智能化演进 一上,超大直径盾构机承担的任务更复杂,掘进开挖、姿态控制、同步注浆、盾尾油脂等环节相互影响,任何单点偏差都可能放大为质量或安全风险。另一方面,地下工程施工的标准化、精细化要求提升,施工数据的实时采集、分析与闭环控制成为必然趋势。因此,集成多源数据、建立模型决策、推动关键动作自动化的智能盾构加速落地,既是技术发展结果,也是行业需求所致。 影响:从“人控”走向“数智协同”,提升质量稳定性与安全韧性 此次进入联调阶段的“锡望号”是一台超大直径盾构机,其特点于搭载数智盾构2.0技术体系。该体系面向掘进开挖控制、盾构姿态控制、同步注浆控制以及盾尾油脂控制等关键环节,形成多项自主控制能力,强调在复杂工况下的稳定性与一致性。此外,管片拼装环节引入智能模块,支撑自主辨识、抓取与拼装,视觉识别及末端动作控制精度达到毫米级。业内人士指出,智能化并非取消人工,而是将现场“驾驶”从单纯依赖经验转为数据驱动的决策辅助与闭环控制,从而降低人为因素波动对质量的影响,提升施工安全与成型质量的可预期性。 对策:以“出厂前联调”为关口,建立模块化测试与系统级联动验证 在主控室内,设计与信息化技术人员对智能化设备进行逐项调试。调试工作不仅是设备“能运行”,更是对其是否满足设计要求、标准要求以及工程适配性的综合检验。团队需对自主驾驶、自动拼装等智能单元进行测试与诊定,例如验证机械手能否准确识别目标管片位置、是否具备稳定拾取与拼装能力;在完成单模块测试后,还要开展系统模拟仿真与多设备联动测试,确保各系统在同一作业节拍下协同工作,达到出厂与现场应用条件。以这种“模块—系统—场景”的验证路径,将风险尽量前置消化,是提升智能盾构可靠性的关键做法。 前景:重大工程应用带来“试验场”,推动智能盾构能力迭代与标准外溢 据介绍,“锡望号”计划于今年上半年启程,经长江入太湖运抵无锡,服务无锡至宜兴城际轨道交通工程(S2线)穿湖盾构施工。与之同步,另一台国产盾构机“沙湾河2号”也在基地推进制造安装,计划应用于深圳水库有关截排工程。多场景工程的持续落地,将为智能化系统提供更丰富的数据与工况反馈,推动算法与控制策略迭代,使设备在自适应、协同控制与异常处置上更增强。与此同时,相关成果已在国内外多个项目中应用验证,显示出良好的适应性与可复制性,有望带动我国盾构智能化能力与相关标准在更广范围内推广。

从依赖人工经验到融合大数据与智能算法,国产盾构机的智能化升级不仅是技术进步,更是对地下工程施工方式的深刻变革。"锡望号"的调试成功,标志着中国地下工程装备已具备与国际先进水平比肩的能力。在城市地下空间开发日益深化的时代背景下,这样的创新突破为我国重大基础设施建设提供了更加可靠的技术支撑,也预示着中国制造在高端装备领域的持续突破。