2024年3月10日发(作者：)

随着中国经济社会的快速增长，我国城市轨道交通建设得到

了迅猛发展。截至2020年12月31日，中国内地累计有45个

城市开通轨道交通运营线路7978.19 km，其中地铁6302.79 

km，占比79%。地铁修建往往通过人口密集区，无法大 面积进

行地表开挖，需采用盾构开挖技术。采用盾构法施工的区间在地

铁线路区间中占较大比重，几乎每条已运营和在施的地铁线路均

有采用盾构法施工的区间且比例正在逐步加大，如北京地铁17

号线盾构区间占比达到79%。盾构法施工虽有掘进速率快、施工

质量高、对周边环境干扰小、施工安全性较高等优势，也在我国

地下工程的应用中迎来了发展高潮，但因盾构施工工艺流程的复

杂性与精密性，再加上地质环境复杂、作业条件差、对操作人员

经验和素质要求高、劳务作业人员老龄化、施工标准不一等原因

造成施工过程不当引起地面沉降、隆起、中心线偏离、管片破损、

隧道渗漏、非正常停机、设备损坏等事故，长期影响隧道内作业

人员健康，同时也制约着盾构的施工效率并增加建设成本。如何

有效地避免这些问题，加快盾构施工进度，节约人力成本，提高

施工智能化，是盾构行业一直关心的问题和研究探索方向。随着

大数据、云计算、人工智能、物联网、卫星通信、5G、区块链等

新一代信息技术的发展，自动化与智能化已成为盾构施工主要发

展方向之一。

1、盾构施工智能化的发展历程

盾构法自1818年问世，经过200多年的发展，已历了手掘

式盾构、机械化盾构、电子化盾构和信息化盾构4个阶段，下1

个阶段的盾构如何定义虽未最终确定，但可以肯定的是一定与智

能化有关。在盾构智能化研究领域，国外起步较早，尤其是日本

建树颇多。日本佐藤工业公司研制开发了盾构专家系统，该系统

基于专家系统与施工案例数据库，应用人工智能研判盾构机选型

与施工方法；在船桥市地下超高压输电线管道工程中，为解决深

埋问题及快速长距离盾构施工开发了盾构自动掘进系统,该系统

基于模糊理论和人工智能自主掘进系统，通过控制出土量的偏差

流量值、计算线路修正量、计算与修正扭矩矢量、设定最佳的千

斤顶特性曲线及修正的参数值等，实现了自动操纵管理；清水建

设与名古屋工业大学联合研制了盾构操作AI，该系统通过深度

学习建立了模型化工作流程，模拟人脑的判断，实现了管片自动

配置和盾构自主运行控制的最优辅助。马来西亚MMC Gamuda

公司以既有隧道掘进数据为样本结合传统的TBM控制方法与参

数，研发了自主运行TBM系统，该系统采用即插即用式模块化

组件，通过PLC的反馈信息实现盾构轴线的自动转向控制和盾

构参数自动控制推进，成功应用于吉隆坡KV地铁2号线长13.5

 km的隧道工程。在管片自动拼装方面，德国和日本等发达国家

也取得了突出成就实现了管片拼装由6自由度向7自由度的转

变，如德国海瑞克公司研发的采用比例控制的回转型真空吸盘式

管片拼装机，实现了拼装过程精确、安全、快速；日本日立公司