上海地铁推拼同步智能盾构装备及智能建造技术

研究背景

隧道结构是城市轨道交通运营的重要承载，一旦出现结构病害，不仅会影响运营质量，严重时甚至可能危及运行安全。我国城市轨道交通五十余年的发展历程，特别是近二十年的高速发展证明，建设质量不高引发的问题仅依靠运营期的维养无法彻底解决。为避免“百年运营、百年维修”的状态，需要通过高质量建设为安全运营打下坚实基础。

上海地铁持续探索确保盾构隧道结构本质安全的创新方法，建设技术也在日新月异的变革中不断进步。传统盾构施工依赖于人工操作，而人工操作引发不确定性对盾构隧道工程质量和安全构成现实威胁。要提升隧道建设质量，就要把人工操作经验数字化、智能化，用系统设备自动控制替代人为操作。

隧道结构

研究成果

“十四五”期间，上海地铁加大推进盾构隧道施工从理论、模式、技术到装备的系统性创新，着力研发推拼同步智能盾构装备及智能建造技术,目标通过推进、导向、拼装、物流、诊断、加注和切削七大系统性创新，将盾构自主驾驶轴线控制、盾构推拼同步、管片自动拼装等多项关键智能技术集成于轨道交通推拼同步盾构机，把智能感知、智能决策、智能执行架构成新一代盾构施工闭环控制理念，逐步消除凭经验操作、偶然失误等主观因素造成的施工风险，以“小步快跑”的方式逐步实现轨道交通地铁盾构隧道高质量、高效率、高安全建设。

智能盾构系统架构

盾构自主驾驶轴线控制技术旨在使盾构能够自主控制其掘进方向，确保隧道按照设计轴线(DTA)推进，确保成型隧道的轴线质量。推拼同步技术旨在使盾构掘进过程中可以同步进行管片拼装作业，避免施工期的盾构停机，在提升施工安全性的同时可大幅度提高施工效率。管片自动拼装技术基于机器视觉进行管片姿态检测和精确定位，自主完成拼装机末端在线路径规划和执行。

推拼同步智能盾构关键技术

目前，盾构自主驾驶轴线控制技术已在上海地铁部分区间试点应用，大幅提升了盾构施工的自动化、智能化水平，施工参数波动控制水平相较人工推进显著提升。为推动智能盾构装备及智能建造技术的应用，上海地铁颁布了轨道交通网络建设标准化技术文件《盾构设备技术要求》，要求盾构全面配置自主驾驶轴线控制系统，新制盾构应用推拼同步技术，并将在“十四五”期间完成智能盾构工程的示范应用。目标是实现隧道施工过程的精细化控制，提高施工质量和效率。

未来展望

确保城市轨道交通土建结构全寿命周期安全，是行业面临的共同挑战。上海地铁本轮建设，以区间隧道收敛变形无超标等“十大目标”为引领，力求通过高质量建设和高品质工程，提前规避运营期潜在问题，为市民带来更安全、高效、优质的轨道交通服务体验。