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2025年03月31日 星期一

搭載“五官一腦”適應多種地質(zhì)

濟南智慧盾構技術(shù)奔向全國市場(chǎng)

發(fā)布日期:2023-08-23

信息來(lái)源:濟南日報

  “貴陽(yáng)地鐵盾構工程中,使用了我們的‘火眼金睛’超前地質(zhì)預報系統和‘聽(tīng)波聰耳’地層特征識別系統,可以成功探測出前方地下的破碎帶、溶洞和地下含水體等不良地質(zhì)情況。徐州地鐵和新疆某引水工程使用了我們的‘超級巧鼻’有毒氣體監測系統,有效預報了有毒氣體地層,避免了人員中毒與盾體爆燃等風(fēng)險;濟南地鐵使用了“號脈靈手”同步注漿檢測系統,發(fā)現了隧道管片后的漿液厚度不足情況,及時(shí)補漿,確保管片壁后密實(shí)、質(zhì)量可靠。還有廣州地鐵等全國多家地鐵集團前來(lái)咨詢(xún)學(xué)習,部分企業(yè)已經(jīng)表達了強烈的引進(jìn)愿望,濟南智慧盾構技術(shù)正快速向全國市場(chǎng)推廣。”近日,山東大學(xué)齊魯交通學(xué)院院長(cháng)、高端工程機械智能制造國家重點(diǎn)實(shí)驗室副主任李利平教授告訴記者,在濟南地鐵成功應用后,順利經(jīng)過(guò)市場(chǎng)及工程檢驗,濟南“五官一腦”智慧盾構技術(shù)火熱出圈,頗受行業(yè)內外關(guān)注,已經(jīng)有兩臺搭載全套智慧盾構技術(shù)的盾構機被客戶(hù)預定,預計年底下線(xiàn)始發(fā)。不少地鐵企業(yè)根據當地的實(shí)際地質(zhì)情況需要,分別搭載一種或多種智慧盾構裝備,盾構智能化水平逐步提升,實(shí)現了國產(chǎn)智慧盾構“換道超車(chē)”。
  “五官一腦”智慧盾構技術(shù)更趨完善
  2022年9月17日,“濟南造”盾構機搭載“五官一腦”智慧盾構技術(shù),在濟南軌道交通6號線(xiàn)鳳凰路站開(kāi)始了智慧掘進(jìn)之旅的嘗試。今年4月,在成功護航盾構機運轉218天后,智慧盾構技術(shù)得到了實(shí)踐檢驗,確保施工區間順利貫通。
  李利平告訴記者,濟南有世界獨有的泉域環(huán)境和水文地質(zhì)條件,地鐵施工面臨泉水保護、穿越斷裂帶、下穿采空區、超大規模孤石群等重大技術(shù)難題,對盾構安全施工和災害防控提出了更高要求。為了攻克建設期間面臨的諸多難題,山東大學(xué)聯(lián)合濟南軌道交通集團,圍繞盾構智慧掘進(jìn)領(lǐng)域,共同設計制造了“五官一腦”高端智能系列化搭載裝備,為盾構機裝上“眼睛”“耳朵”和“鼻子”,全面提升“濟南造”盾構機的智能感知能力,通過(guò)“大腦”中樞的智能決策,大幅降低盾構施工安全風(fēng)險,更有效地適應復雜多變的施工環(huán)境和高標準技術(shù)要求,提升盾構裝備智能化水平。
  目前,“五官一腦”智慧盾構技術(shù)經(jīng)過(guò)實(shí)踐改進(jìn)后更趨成熟。所謂“五官一腦”主要包括“火眼金睛”“聽(tīng)波聰耳”“超級巧鼻”“鋼牙神經(jīng)”“號脈靈手”和“人工智腦”六套智慧系統。
  “火眼金睛”超前地質(zhì)預報系統,主要功能是探測盾構機前方50—80米隱伏的溶洞、地層破碎帶、地下含水體等不良地質(zhì)情況,幫助盾構施工人員有效避免地下突水、涌砂等重大災害。在濟南地鐵施工實(shí)踐中,“火眼金睛”成功探測出7處地層破碎帶和多處地下含水體、溶洞等,效果非常顯著(zhù)。
  “聽(tīng)波聰耳”地層特征識別系統,如同給盾構機安裝上一雙聽(tīng)聲辨位的順風(fēng)耳,根據盾構刀盤(pán)的振動(dòng)信號,科學(xué)識別開(kāi)挖面地層強度、復合地層界面分布特征等,指導優(yōu)化盾構掘進(jìn)參數,降低施工沉降風(fēng)險。在穿越鐵路、既有隧道、大型建筑物時(shí),效果特別明顯。
  “超級巧鼻”有毒氣體監測系統,能夠“聞氣嗅險”,高精度監測16種有毒有害氣體及環(huán)境參數,有效預報前方含有有毒氣體的地層,超前防控人員中毒與盾體爆燃等風(fēng)險。在地鐵施工實(shí)踐中,有一次因工人焊接作業(yè)時(shí)有害氣體含量超標,“超級巧鼻”就進(jìn)行了報警提示,并針對性提出嚴控作業(yè)標準等建議,保障了綠色安全施工。
  “鋼牙神經(jīng)”滾刀磨損監測系統,相當于給盾構機嵌入了“鋼牙神經(jīng)”,能夠感知“齲害”,通過(guò)電磁互感實(shí)時(shí)獲取滾刀磨損狀態(tài),精準分析開(kāi)倉換刀的時(shí)機,避免盲目開(kāi)倉帶來(lái)風(fēng)險,為換刀決策提供了可靠的數據支撐,提高了施工效率。
  “號脈靈手”同步注漿檢測系統,能夠對剛剛裝好的隧道管片背后注漿情況進(jìn)行精準檢測,及時(shí)發(fā)現注漿脫空、不密實(shí)等缺陷的具體位置,確保施工質(zhì)量,助力后期地鐵安全運營(yíng)。在濟南地鐵施工中,“號脈靈手”發(fā)現了20多片管片背后存在漿液厚度不足的缺陷,指導施工人員及時(shí)補漿。
  “人工智腦”輔助決策支撐系統,可以綜合調取和分析上述“五官”收集的數據,達到“控險減災”的效果,為施工決策提供參考。
  通過(guò)在濟南地鐵實(shí)戰嘗試后,研發(fā)人員改進(jìn)了滾刀磨損監測裝備與刀箱一體化“鋼牙神經(jīng)”設計方案,提高了裝備的耐久性;優(yōu)化有毒氣體監測裝備和“人工智腦”的安裝位置,提升了空間的利用率;計劃提升“號脈靈手”同步注漿監測系統的智能化水平,實(shí)現遠程控制。“通過(guò)以上改進(jìn),濟南智慧盾構技術(shù)更趨完善,能更好地滿(mǎn)足客戶(hù)的需要,助力‘濟南造’盾構機更好地搶占全國市場(chǎng)。”李利平說(shuō)。
  靈活組合搭配出多種“智慧效果”
  “我國自主研發(fā)的盾構技術(shù)借鑒了國外的經(jīng)驗,并取得了長(cháng)足的進(jìn)步,實(shí)現了彎道超車(chē),殊為不易。不過(guò),現在世界上的盾構施工大多依靠經(jīng)驗判斷問(wèn)題,而盾構技術(shù)人員數量不足,制約著(zhù)盾構產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。如果能像醫院給人看病那樣,通過(guò)相關(guān)的檢測數據,準確診斷病情并及時(shí)治療,防止病情惡化,就可以避免后期進(jìn)行更大的‘手術(shù)’。‘五官一腦’就相當于醫院的檢測儀器,能對前方不可預知的地層情況進(jìn)行精準檢測和分析、超前預警,使盾構施工更加安全高效。”山東大學(xué)齊魯交通學(xué)院副教授王旌說(shuō)。
  據介紹,濟南智慧盾構技術(shù)在濟南地鐵工程成功嘗試后,引起國內很多城市地鐵集團和業(yè)內專(zhuān)家的關(guān)注。目前,國內高校和相關(guān)企業(yè)在智能建造方面也有部分嘗試,但大多停留在試驗階段。濟南特殊的泉域水文地質(zhì)條件為山東大學(xué)提供了充足的創(chuàng )新土壤,再加上濟南軌道交通集團的大力支持,才成功研發(fā)出濟南“五官一腦”智慧盾構技術(shù)。目前,濟南正初步形成了智慧盾構“研發(fā)-生產(chǎn)-推廣”一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展鏈條,市場(chǎng)上沒(méi)有強有力的競爭對手。
  “其實(shí),‘五官一腦’智慧盾構技術(shù)整體使用效果最好,但同樣適合單一或者幾項組合使用,這就給客戶(hù)提供了多種組合方式。根據不同城市的不同地質(zhì)條件,客戶(hù)可以選用不同的組合,以達到最佳的效果。”王旌告訴記者,隨著(zhù)數字經(jīng)濟時(shí)代的到來(lái),盾構隧道綠色、高效、智能建造成為新的發(fā)展趨勢,智慧盾構也向著(zhù)智能化、數字化、無(wú)人化方向發(fā)展,并拓展到更廣闊的領(lǐng)域,比如超大直徑盾構、超小直徑盾構、TMB等領(lǐng)域,為穿江越海隧道、電力管網(wǎng)隧道、水工隧道等的智能安全施工提供技術(shù)支撐。
  目前,山東大學(xué)已經(jīng)承擔了濟南地鐵、廣州地鐵、貴陽(yáng)地鐵、濟南黃河隧道、青島膠州灣第二海底隧道等工程項目10余項,并與很多建設單位建立了良好的合作關(guān)系,未來(lái)有望在他們更多的工程中推廣應用,快速占領(lǐng)更多的“智慧盾構市場(chǎng)”。
  據統計,目前已經(jīng)確定搭載“號脈靈手”同步注漿檢測系統的客戶(hù)有十幾家,貴陽(yáng)地鐵組合使用了“火眼金晴”超前地質(zhì)預報系統和“聽(tīng)波聰耳”地層特征識別系統,徐州地鐵和新疆某引水工程使用了“超級巧鼻”有毒氣體監測系統,濟南地鐵使用了“號脈靈手”同步注漿檢測系統,還有不少客戶(hù)正在對“五官一腦”智慧盾構技術(shù)進(jìn)行考察,準備結合工程地質(zhì)條件,選用不同的組合方式進(jìn)行試驗,以取得最佳的施工效果。
編輯:時(shí)金
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