□刘永胜 初文强 张艳艳

　　“So crazy！”（“太疯狂了！”）“Impressive！”（“了不起！”）2024年世界隧道大会期间，国际隧道与地下空间协会主席阿诺德·迪克斯一行在我集团承建的深江铁路珠江口隧道调研，现场感受“大湾区号”盾构机智能掘进后，一行人纷纷发出赞叹。惊艳众人的正是中国中铁盾构/TBM智能建造团队自主研发的隧道掘进机“八大智能”建造系统，它开启了我国盾构隧道建造智能化技术全面运用的新纪元。
　　中国中铁盾构/TBM智能建造技术团队是一支年轻的高学历队伍，团队共有16人，平均年龄33岁，研究生以上学历14人，其中博士学历6人。团队主要从事盾构/TBM智能掘进、拼装、调向、换步等功能技术研发，正驻扎在上海机场线、深大城际、高海拔TBM隧道等工程一线，把“论文”写在中国大地上。
　　回望过去，从肩挑手扛的原始施工，到手持风钻的半机械化施工，到“新奥法”机械化配套施工，到盾构/TBM工厂化作业，再到少人、无人化的智能建造，我集团引领中国隧道建设技术实现了四次跨越，使中国隧道建设技术完成了从“跟随”到“领跑”的华丽转变，使“中国隧”名片闪耀世界。修建隧道的利器——隧道掘进机也在团队的不断研发下实现了从完全依赖进口到自主生产，再到行业引领的蜕变。

盾构机由引进到原创

　　隧道掘进机是集机械、电气、液压和传感技术于一体的高端装备，是隧道工程穿山越岭、穿江越海的推进利器，也是世界各国竞相追逐的科技重器。
　　1997年，铁道部斥巨资从德国引进一台当时世界上最先进的敞开式硬岩隧道全断面掘进机，用于我集团承建的西康铁路秦岭隧道施工。集团公司总工程师、中国中铁盾构TBM智能建造技术团队带头人洪开荣回忆：“西康铁路秦岭隧道施工中首次引进了德国掘进机，隧道挖掘效率得到了显著提升，但高昂的价格、受制于人的技术服务，让我们深刻认识到了没有关键技术就没有话语权。”
　　从那时起，集团的工程师们就立志要造出自己的盾构机，不再受制于人。2002年，“隧道掘进机关键技术研究”被列入“863计划”，成为国家级重点工程。由我集团18人组成的盾构机研发项目组也于当年10月成立，启动了以盾构施工技术推动盾构国产化的专项攻关项目，这便是盾构TBM智能建造技术团队的前身。
　　2008年，中国第一台拥有自主知识产权的复合式土压平衡盾构机——“中国中铁1号”下线，并在天津地铁3号线成功应用，使我国国产盾构机实现了从0到1的突破。2009年12月，我集团成立中铁隧道装备制造有限公司，专门从事盾构与TBM制造。2013年9月，依托中铁隧道装备制造有限公司，中国中铁成立了中铁工程装备集团有限公司，之后，我集团与其精诚协作、合力攻关，研发了各类型盾构应用于多个重难点项目，为盾构国产化做出了积极贡献。
　　历时16年的发展，目前，我国隧道掘进机直径覆盖3米到16米级，隧道工程项目遍布世界各地，带动了我国隧道施工技术、装备、运营管理等隧道全要素产业走出国门。当初18人的盾构机研发项目组也发展成盾构/TBM智能建造技术团队。

开创隧道智能建造新时代

　　我集团孕育了中铁工程装备集团有限公司，助推其在中国制造业界的腾飞，但技术团队并未停下科研的脚步，他们投身盾构应用领域，在这场以智能化为核心的产业革命中开始了盾构智能建造研究。
　　传统盾构隧道掘进主要依赖人工经验，工程装备与地质环境适配困难，掘进机效能发挥不充分。为解决这一难题，盾构/TBM智能建造技术团队瞄准人工智能技术前沿，紧跟物联网、大数据等新一代信息技术高速发展步伐，依靠人工智能推动隧道掘进机建造技术革新发展。
　　团队依托隧道掘进机及智能运维全国重点实验室、广东省隧道结构智能监控与维护重点实验室等平台，在国家重点研发计划“智能互联装备网络协同制造/运维集成技术与平台研发”等项目支持下，经过数年持续研究，自主研发了国内首个也是目前最大的盾构/TBM工程大数据源发平台。截至目前已服务行业30多个单位，积累工程样本600多个，为盾构智能建造奠定了坚实的数据基础。
　　2021年1月，技术团队研制成功隧道智能检测车，并首次在深圳春风隧道应用，开启了隧道智能建造的新篇章。项目研发过程中，获得国家发明专利3项、实用新型专利3项、外观专利2项。
　　智能检测车虽然取得了成功，但由于隧道工程领域智能化尚处于起步阶段，技术积累薄弱、复合型人才紧缺，把理论成果、实验室技术推向工程实践的过程困难重重。
　　2022年，盾构/TBM智能建造技术团队在上海机场联络线11标项目进行成果实践。进驻之初，正赶上上海疫情最严重的时期，全城封城，生活物资匮乏，试验配套设备采购迟滞。将智能建造研究成果应用于项目施工正处于攻坚阶段，对于盾构隧道预制装配构件，要实现智能拼装，前提是要保证精度和结构适配性，团队要与工程各方沟通，协调难度大、技术风险高。但从重新设计到现场适配只有3个月，团队面临的不仅是时间紧、任务重的技术挑战，更是精神和毅力的双重考验。
　　据一位当时开展智能掘进测试的工程师讲述，智能掘进测试可能对掘进系统带来很多不可预知的风险。在一次测试中因扭矩过载，导致某核心部件螺栓全部剪短，险些导致刀盘、减速机等系统的毁灭性损毁。当时他心态近乎崩溃，团队士气也受到影响。
　　团队负责人洪开荣得知情况后坚定地说：“创新是允许失败的，有问题我担责！”他多次疏导团队思想、积极组织复盘、日夜作战，并亲自带领团队反复测试和攻关，最终突破了神经网络机器学习算法熔断控制等技术，建成了“有人值守无人操作”的盾构智能掘进常态模式。
　　智能掘进的突破使团队士气大涨，很快，团队又攻克了智能拼装、智能协同等技术难题，最终在上海机场联络线11标项目搭建了以智能掘进、智能拼装、智能协同、智能诊断、智能检测、智能构件生产、智能物管、智能通风“八大智能”为核心的盾构隧道智能建造体系，大大提升了施工速度，实现了经济效益和社会效益的双丰收。
　　中国工程院院士何华武评价：“以上海机场联络线11标工程为代表的大直径盾构隧道，形成了盾构隧道智能建造体系架构，将我国隧道建造技术推向了新高度。”
　　目前，盾构隧道智能建造体系已经在上海机场联络线11标、深江铁路珠江口隧道等项目成功运用，未来还将用于更多隧道施工，助力中国隧道走进禁区、穿越地心、遨游深海。

为隧道建造注入新质生产力

　　科研永无止境，继盾构隧道智能建造之后，团队又锚定了TBM隧道智能建造。与盾构技术相比，TBM技术复杂程度更高，通常是在埋深几百米甚至几千米处施工。
　　我集团承建的一项高海拔TBM隧道工程面临地质复杂、环境极端、距离超长、TBM研发复杂等全新挑战。技术团队面对国家重大需求，毅然承担起TBM智能建造任务。
　　初到高原，高原反应像无形的敌人悄然来袭，团队成员的每一次呼吸都变得异常艰难，很多人染上高原荨麻疹，皮肤上出现一片片的红肿，奇痒难耐。但他们都无暇顾及身体不适，第一时间投入工作。高原地区物流不便，设备耗材采购制约了研发进度，同时设备安装、防护、调试以及联调等都要结合现场实况及时调整，时间紧迫，测试窗口稍纵即逝。为了抓住难得的测试机会，他们每天在隧道内的工作时间超过14个小时，在全工序测试中，隧道内工作最长时间超过50个小时。在这段时间里，馒头、咸菜、泡面是他们每日的餐食。
　　在采访中，TBM智能建造技术负责人刘永胜说：“为尽快完成研发任务，我们的身心都承受着巨大的压力，工程师们都在连续奋战，无暇照顾家庭，有团队成员在婚期前两天才下山，有人甚至错过孩子的出生。”
　　历经两年多的不懈努力，研发团队攻克了重重技术难关，克服了一项项TBM隧道智能建造领域原创技术难题，构建了以智能掘进、智能支护、智能拼装、智能运输和智能保障五大方向为核心的TBM隧道智能建造技术体系。这一体系的建立，不仅开创了TBM智能建造工程化应用的先河，更为整个隧道建造行业提供了宝贵的技术积累和示范，再次实现了行业引领。
　　科技革命加速演进，智能建造方兴未艾。说到对未来的展望，团队成员一致认为，盾构/TBM智能建造技术正逐步迈入技术开发与实践应用的深水区，挑战与机遇并存。他们将深耕隧道施工领域，坚定不移地深化智能建造研究，不断丰富智能建造的内涵，促进智能建造升级，推动隧道掘进机智能建造技术向更高层次迈进。