《盾構(gòu)智能化提升技術(shù)規(guī)范》編制說(shuō)明1任務(wù)來(lái)源、協(xié)作單位1.1任務(wù)來(lái)源根據(jù)山東軌道交通學(xué)會(huì)“魯軌交學(xué)字〔2023〕4號(hào)關(guān)于征集2023年度山東軌道交通學(xué)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目的通知”的要求，由山東大學(xué)、濟(jì)南軌道交通集團(tuán)有限公司提出并組織有關(guān)單位開(kāi)展此標(biāo)準(zhǔn)的編制工作，計(jì)劃編號(hào)為SDRTS2023-004。項(xiàng)目名稱：盾構(gòu)智能化提升技術(shù)規(guī)范計(jì)劃完成時(shí)間：2025年10月。1.2協(xié)作單位山東軌道交通研究院有限公司、濟(jì)南重工集團(tuán)有限公司、中鐵十四局集團(tuán)有限公司、中鐵十局集團(tuán)有限公司。2編制工作組簡(jiǎn)況2.1編制工作組及其成員情況編制組構(gòu)成合理，包括業(yè)主單位、建設(shè)單位、生產(chǎn)單位、科研院所等多類型企事業(yè)單位，為標(biāo)準(zhǔn)的編寫提供了強(qiáng)有力的保障。濟(jì)南軌道交通集團(tuán)有限公司為業(yè)主單位、山東大學(xué)為科研單位、山東軌道交通研究院有限公司和濟(jì)南重工集團(tuán)有限公司為生產(chǎn)單位、中鐵十四局集團(tuán)有限公司和中鐵十局集團(tuán)有限公司為建設(shè)單位。2.2標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及其所做的工作山東大學(xué)主要負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)需求調(diào)研、標(biāo)準(zhǔn)編制、協(xié)助征集相關(guān)方意見(jiàn)等立項(xiàng)和組織實(shí)施事項(xiàng)。濟(jì)南軌道交通集團(tuán)有限公司主要負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)的編制、標(biāo)準(zhǔn)編制進(jìn)度把關(guān)、協(xié)助征集相關(guān)方意見(jiàn)等事項(xiàng)。山東軌道交通研究院有限公司、濟(jì)南重工集團(tuán)有限公司、中鐵十四局集團(tuán)有限公司、中鐵十局集團(tuán)有限公司主要負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)文本及編制說(shuō)明的起草修改完善、征求意見(jiàn)的匯總、歸納和處理。李利平：標(biāo)準(zhǔn)起草負(fù)責(zé)人，全面組織、協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。王旌：標(biāo)準(zhǔn)起草負(fù)責(zé)人，組織標(biāo)準(zhǔn)起草工作，把握標(biāo)準(zhǔn)制定技術(shù)方向。李虎：組織討論確定標(biāo)準(zhǔn)框架、編寫思路，組織起草組人員討論確定標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象需要規(guī)范的技術(shù)要素。劉鳳洲：組織實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)制定方案，調(diào)度起草組成員推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)制定程序和進(jìn)度，組織標(biāo)準(zhǔn)審查、報(bào)批等工作。門燕青：組織協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)制定所需資源，協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)研、編寫和討論工作。巴興之：協(xié)助組織討論確定標(biāo)準(zhǔn)框架、編寫思路，協(xié)助組織起草組人員討論確定標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象需要規(guī)范的技術(shù)要素。陳健：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容以及與之相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)總協(xié)調(diào)進(jìn)行把關(guān)。陳迪楊、喬俊偉、張益杰、劉洪亮、孫子正、宋曙光、周祥、張錕、張延歡、江浩、黃永亮、李進(jìn)、王凱、劉頓、孫尚渠、李臣、房忠棟：負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)起草編寫、對(duì)各相關(guān)方的意見(jiàn)和建議進(jìn)行總結(jié)、歸納和處理，以及負(fù)責(zé)組織召開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)研討會(huì)議，標(biāo)準(zhǔn)編制進(jìn)度把控。3主要工作內(nèi)容第一階段是成立工作組和完成標(biāo)準(zhǔn)草稿編寫。2022年9月，山東大學(xué)接到任務(wù)以后，成立了標(biāo)準(zhǔn)編制組，由山東大學(xué)、濟(jì)南軌道交通集團(tuán)、山東軌道交通研究院有限公司、濟(jì)南重工集團(tuán)有限公司、中鐵十四局集團(tuán)有限公司、中鐵十局集團(tuán)有限公司等單位多年從事盾構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)施工與檢測(cè)技術(shù)人員組成。第二階段為修改完善完成標(biāo)準(zhǔn)工作組討論稿。2022年10月-11月，標(biāo)準(zhǔn)編制組根據(jù)山東軌道交通學(xué)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，檢索、查詢和收集國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)資料。2022年12月，標(biāo)準(zhǔn)編制組對(duì)濟(jì)南地鐵6號(hào)線進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考察，并結(jié)合山東省實(shí)際情況確定了標(biāo)準(zhǔn)制訂技術(shù)路線，形成開(kāi)題報(bào)告，并開(kāi)展盾構(gòu)智能化提升技術(shù)的初步實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果編寫了開(kāi)題報(bào)告。2023年1月-2023年4月，按照開(kāi)題論證會(huì)確定的研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線，編制組開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究，確定和完善了標(biāo)準(zhǔn)草案的各項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容。選取濟(jì)南地鐵6號(hào)線作為本項(xiàng)目的驗(yàn)證工地。并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，編制完成了驗(yàn)證報(bào)告。2023年5月-2023年6月，在研究實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，編制組不斷補(bǔ)充和完善技術(shù)規(guī)范文本的各項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容，編制完成了標(biāo)準(zhǔn)初稿和編制說(shuō)明。并于2023年7月召開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)初稿內(nèi)部討論會(huì)，根據(jù)專家意見(jiàn)進(jìn)行修改完善。2023年9月向山東軌道交通學(xué)會(huì)提交團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)申請(qǐng)，并于當(dāng)月獲批立項(xiàng)。第三階段修改完善完成規(guī)范征求意見(jiàn)稿。2025年7月召開(kāi)專題會(huì)議，編制組根據(jù)專家意見(jiàn)進(jìn)行了修改完善，于8月向山東軌道交通學(xué)會(huì)提交《盾構(gòu)智能化提升技術(shù)規(guī)范（征求意見(jiàn)稿）》和標(biāo)準(zhǔn)的編制說(shuō)明。2025年9月由山東軌道交通學(xué)會(huì)發(fā)布征求意見(jiàn)通知，進(jìn)行意見(jiàn)征求。4標(biāo)準(zhǔn)編制原則及與國(guó)家法律法規(guī)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系本標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行相關(guān)法律、行政法規(guī)和其他強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)不沖突，本標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)盾構(gòu)智能化提升技術(shù)的要求，為加強(qiáng)盾構(gòu)施工過(guò)程智能化質(zhì)量管理，推進(jìn)山東省盾構(gòu)隧道高質(zhì)量建設(shè)提供標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。5標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容的論據(jù)或依據(jù)；修訂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)增加新、舊標(biāo)準(zhǔn)水平的對(duì)比情況5.1標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容的論據(jù)或依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)聚焦城市軌道交通盾構(gòu)安全掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)盾構(gòu)搭載地質(zhì)預(yù)報(bào)、界面識(shí)別、環(huán)境感知、滾刀監(jiān)測(cè)、注漿檢測(cè)等高端智能盾構(gòu)系列化裝備及關(guān)鍵技術(shù)，建立盾構(gòu)隧道地質(zhì)-盾構(gòu)-結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)感知系統(tǒng)，提升盾構(gòu)的智能化、信息化水平，實(shí)現(xiàn)“智慧保泉、泉軌共融”。依托濟(jì)南軌道交通二期建設(shè)工程等項(xiàng)目，對(duì)相關(guān)裝備進(jìn)行中試和性能優(yōu)化。（1）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)裝備：基于地震波法，實(shí)現(xiàn)震源的穩(wěn)定可控以及地震波信號(hào)的有效性、全面性和高質(zhì)量接收，重點(diǎn)突破盾構(gòu)空間科學(xué)觀測(cè)模式和連續(xù)海量探測(cè)數(shù)據(jù)的解譯，實(shí)現(xiàn)水體、溶洞、斷層破碎帶等不良地質(zhì)體的有效探測(cè)，探測(cè)距離50-80米，探測(cè)精度達(dá)到米級(jí)。圖1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)裝備搭載設(shè)計(jì)（2）地層特征感知裝備：重點(diǎn)突破軟硬界面定位與地層強(qiáng)度預(yù)測(cè)。研究盾構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)與地層動(dòng)態(tài)變化特征之間的匹配關(guān)系，通過(guò)振動(dòng)信號(hào)傳輸空間-時(shí)間差異性，實(shí)現(xiàn)界面位置的有效識(shí)別。圖2界面識(shí)別原理圖3地層特征感知裝備搭載設(shè)計(jì)（3）氣體環(huán)境監(jiān)測(cè)裝備：研發(fā)一體化集成超級(jí)傳感器，重點(diǎn)突破狹小空間線路密集、常規(guī)被動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警時(shí)效性不強(qiáng)，無(wú)法聯(lián)動(dòng)地質(zhì)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)超前預(yù)測(cè)難題。在氣體監(jiān)測(cè)方面，基于不同分離膜吸附不同分子大小和質(zhì)量氣體的原理，實(shí)現(xiàn)多種氣體的物理分離；基于特異催化劑，實(shí)現(xiàn)多種氣體的化學(xué)分離。在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面，基于不同電壓吸附不同粒徑粉塵的原理，實(shí)現(xiàn)微米級(jí)（PM2.5）-納米級(jí)（超細(xì)顆粒）粉塵電學(xué)分級(jí)監(jiān)測(cè)。圖4分離膜分離多種氣體原理圖5電壓吸附不同粒徑粉塵原理（4）滾刀磨損監(jiān)測(cè)裝備：重點(diǎn)突破基于電磁互感的滾刀磨損監(jiān)測(cè)方法，提高滾刀監(jiān)測(cè)量程至100mm，精度達(dá)到0.1mm，攻克目前電渦流法占據(jù)刀箱空間大，遇渣土易損壞的難題。圖6滾刀磨損監(jiān)測(cè)原理示意圖圖7滾刀磨損監(jiān)測(cè)設(shè)備搭載設(shè)計(jì)（5）同步注漿檢測(cè)裝備：綜合考慮檢測(cè)的實(shí)時(shí)性和有效性，基于彈性波法，重點(diǎn)突破檢測(cè)結(jié)果受管片鋼筋籠干擾嚴(yán)重的難題，有效識(shí)別注漿層厚與壁后空洞缺陷，檢測(cè)范圍≥120°，檢測(cè)厚度≥80cm，檢測(cè)精度達(dá)到厘米級(jí)，脫空檢測(cè)精度≥10cm。圖8盾構(gòu)搭載同步注漿檢測(cè)裝備5.2修訂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)增加新、舊標(biāo)準(zhǔn)水平的對(duì)比無(wú)6主要試驗(yàn)（驗(yàn)證）的分析、綜述報(bào)告，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果6.1主要試驗(yàn)（驗(yàn)證）的分析目前本標(biāo)準(zhǔn)采納的智能盾構(gòu)搭載裝備已正式搭載于“智慧一號(hào)”盾構(gòu)機(jī)，并在濟(jì)南地鐵6號(hào)線鳳凰路站下線，保障徐家莊站-鳳凰路站區(qū)間工程安全高效掘進(jìn)490余環(huán)，施工期間無(wú)風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生，保障了盾構(gòu)區(qū)間安全順利貫通。項(xiàng)目成果獲交通廳科技示范項(xiàng)目，“盾構(gòu)掘進(jìn)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)”被省工信廳列入山東省首臺(tái)（套）技術(shù)裝備和關(guān)鍵核心零部件推廣應(yīng)用指導(dǎo)目錄。圖9“智慧一號(hào)”盾構(gòu)下線始發(fā)（1）盾構(gòu)搭載超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)該系統(tǒng)主要包括震源激發(fā)裝備與三分量光纖地震預(yù)報(bào)裝備。其中，機(jī)械震源通過(guò)盾構(gòu)氣泵提供激發(fā)的氣壓，可滿足遠(yuǎn)距離的預(yù)報(bào)需求，機(jī)械震源可通過(guò)無(wú)線傳輸模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，提高了盾構(gòu)隧道復(fù)雜環(huán)境的適用性。圖10機(jī)械震源前盾環(huán)向布設(shè)示意及盾構(gòu)機(jī)震源搭載圖11三分量光纖地震傳感器及光纖解調(diào)儀選用“前源后收”線性陣列觀測(cè)系統(tǒng)，在隧道左側(cè)布設(shè)了8個(gè)三分量傳感器進(jìn)行預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集。其中，震檢距為3m，傳感器間距為1.5m，垂直疊加次數(shù)為9。圖12現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集圖13觀測(cè)系統(tǒng)示意圖利用克西霍夫深度偏移，對(duì)隧道前方不良地質(zhì)進(jìn)行地質(zhì)界面成像，用以確定地質(zhì)界面的發(fā)育位置及規(guī)模。預(yù)報(bào)結(jié)果顯示：在開(kāi)挖面（222環(huán)，DK40+367.855）前方15m附近區(qū)域，即232環(huán)（里程DK40+352.855）存在一處軟弱破碎帶，且判斷該區(qū)域含有地下水；在開(kāi)挖面（222環(huán)，DK40+367.855）前方45-55m范圍內(nèi)，即252環(huán)至259環(huán)（里程段DK40+322.855—DK40+311.865）范圍內(nèi)存在地下水。圖14縱波偏移成像圖15橫波（SH）偏移成像圖16橫波（SV）偏移成像此外，該系統(tǒng)成功搭載于濟(jì)南重工制造的“黔進(jìn)21號(hào)”盾構(gòu)機(jī)，在貴陽(yáng)地鐵3號(hào)線茶店站-順海站區(qū)間成功應(yīng)用，全線1.3公里共探明8處溶蝕破碎帶，其中預(yù)報(bào)表明第752環(huán)存在破碎區(qū)域，并在第751環(huán)得到實(shí)際開(kāi)挖驗(yàn)證，確保了施工過(guò)程中未發(fā)生一例災(zāi)害事故。圖17預(yù)報(bào)結(jié)果驗(yàn)證（2）盾構(gòu)搭載地層特征感知系統(tǒng)該系統(tǒng)包括6個(gè)振動(dòng)傳感器和無(wú)線數(shù)據(jù)采集儀，振動(dòng)傳感器搭載于盾構(gòu)土倉(cāng)隔板后側(cè)，左右各三個(gè)；采集儀搭載于人艙下方；傳感器與采集儀通過(guò)線纜連接。測(cè)點(diǎn)6測(cè)點(diǎn)6測(cè)點(diǎn)4測(cè)點(diǎn)1測(cè)點(diǎn)2測(cè)點(diǎn)3測(cè)點(diǎn)5圖18現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際搭載圖圖19刀盤振動(dòng)時(shí)程曲線通過(guò)采集、處理刀盤振動(dòng)信號(hào)，結(jié)合地質(zhì)勘察資料與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)信息綜合分析振動(dòng)數(shù)據(jù)，盾尾環(huán)號(hào)215，切口里程40379位置處，刀盤振動(dòng)加速度最大值為0.2g，為極小概率事件，加速度主要集中在0-0.12g范圍內(nèi)。該開(kāi)挖段刀盤整體振動(dòng)劇烈，除偶爾出現(xiàn)跳躍外，振動(dòng)幅度基本穩(wěn)定。刀盤振動(dòng)主頻分布于21.48-23.01Hz，預(yù)測(cè)開(kāi)挖面地層強(qiáng)度范圍為50-75MPa，開(kāi)挖面地層較均一。（3）盾構(gòu)搭載氣體環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)該系統(tǒng)包括兩個(gè)八合一氣體傳感器和一個(gè)環(huán)境參數(shù)傳感器，搭載于人艙與連接橋前端-螺機(jī)出渣口后方，與同步注漿檢測(cè)系統(tǒng)位置相同。圖20現(xiàn)場(chǎng)裝備搭載圖通過(guò)收集、分析有毒有害氣體與環(huán)境參數(shù)傳感器數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況，結(jié)論如下：整體來(lái)看，盾構(gòu)掘進(jìn)里程范圍內(nèi)地質(zhì)不賦存有毒有害氣體如：人艙部位和出渣口部位O2含量分別基本保持在20.9%、20.8%，均在正常范圍內(nèi)。其他H2S、CH?、NO2、NH3等有毒可燃?xì)怏w基本為0。但由于現(xiàn)場(chǎng)焊接施工，以及出水賦存低濃度的SO2和CO監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。出渣口和人艙附近CO2部分超標(biāo)，達(dá)到1700μmol/mol。出渣口和人艙附近可明顯聞到刺鼻氣味，SO2和CO現(xiàn)場(chǎng)超標(biāo)。施工過(guò)程環(huán)境參數(shù)控制良好，如：PM2.5、PM10、TSP（空氣總懸浮顆粒）等參數(shù)均未超標(biāo)，溫度、氣壓、濕度等均在正常范圍內(nèi)。圖21有毒有害氣體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)圖22盾構(gòu)施工超標(biāo)環(huán)境參數(shù)（4）盾構(gòu)搭載滾刀磨損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)該系統(tǒng)適用于硬巖、砂卵石等盾構(gòu)刀具高磨蝕地層實(shí)現(xiàn)對(duì)盾構(gòu)刀具磨損狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。刀箱傳感器整體一體化防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與傳感器灌封封裝設(shè)計(jì)，適應(yīng)刀倉(cāng)復(fù)雜環(huán)境，耐沖擊。通過(guò)滾刀磨損狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，指導(dǎo)換刀決策，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)開(kāi)倉(cāng)。圖23現(xiàn)場(chǎng)搭載及重點(diǎn)刀具監(jiān)測(cè)位置圖針對(duì)刀盤滾刀重點(diǎn)位置開(kāi)展監(jiān)測(cè)，外周滾刀刀盤外周線速度高，轉(zhuǎn)動(dòng)距離長(zhǎng)滾刀磨損量大、易崩斷。選取47號(hào)刀箱（1號(hào)傳感器），36號(hào)刀箱（2號(hào)傳感器）滾刀。11月18日，盾構(gòu)掘進(jìn)盾尾環(huán)號(hào)221環(huán)，切口里程40370.618位置處，滾刀磨損均在正常值范圍內(nèi)，1號(hào)滾刀隨掘進(jìn)正常磨損，磨損值為3.85mm。2號(hào)滾刀受地層因素影響，磨損速率稍大，隨掘進(jìn)正常磨損，磨損值為4.17mm。圖24滾刀磨損量曲線（5）盾構(gòu)搭載同步注漿檢測(cè)系統(tǒng)該系統(tǒng)采用即時(shí)激發(fā)即時(shí)接收的數(shù)據(jù)采集方式，將設(shè)備搭載在連接橋前端-螺機(jī)出渣口后方，拼裝管片后3環(huán)位置。圖25搭載位置示意圖及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際搭載圖同步注漿檢測(cè)儀沿測(cè)線從左至右間隔20cm敲擊一點(diǎn)，逐點(diǎn)敲擊檢測(cè)。采集數(shù)據(jù)經(jīng)處理分析所得典型結(jié)論如下：186環(huán)檢測(cè)結(jié)果成像顯示，該環(huán)注漿效果較好，注漿層厚度在14cm左右，注漿較密實(shí)。圖26同步注漿檢測(cè)結(jié)果6.2綜述報(bào)告我國(guó)城市軌道交通建設(shè)規(guī)模世界第一，仍保持高速增長(zhǎng)。盾構(gòu)作為軌道交通建設(shè)主流工法，有明顯優(yōu)越性，全國(guó)盾構(gòu)機(jī)保有量已超3000臺(tái)套。我國(guó)區(qū)域遼闊，地質(zhì)條件多樣且復(fù)雜，在軌道交通建設(shè)過(guò)程中不可避免的穿越復(fù)雜地層，安全掘進(jìn)面臨重大挑戰(zhàn)。近年來(lái)，在施工過(guò)程中由于地質(zhì)探測(cè)不清、復(fù)合地層施工不當(dāng)、高危氣體預(yù)警不及時(shí)等，引發(fā)多起盾構(gòu)災(zāi)害事故，危及施工人員安全，造成了巨大損失。因此，亟需開(kāi)展高端智能盾構(gòu)系列化搭載裝備與技術(shù)研究，突破盾構(gòu)搭載地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)與裝備、盾構(gòu)地層特征感知技術(shù)及裝備、盾構(gòu)小空間一體化超級(jí)傳感器、滾刀磨損監(jiān)測(cè)技術(shù)與裝備和盾構(gòu)同步注漿實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)及裝備等一系列關(guān)鍵技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中災(zāi)害源預(yù)報(bào)和安全高效掘進(jìn)。高端智能盾構(gòu)系列化搭載裝備與技術(shù)研究符合國(guó)家“十四五”規(guī)劃和“中國(guó)制造2025”國(guó)家行動(dòng)綱領(lǐng)，對(duì)提升盾構(gòu)智能化水平和盾構(gòu)地鐵安全建設(shè)水平具有重要意義。盾構(gòu)裝備國(guó)產(chǎn)化已取得很大進(jìn)步，但距日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家還相差甚遠(yuǎn)，主要表現(xiàn)在盾構(gòu)施工缺少多源異構(gòu)信息融合的施工安全決策方法，盾構(gòu)施工的無(wú)人化和智能化程度低，盾構(gòu)掘進(jìn)嚴(yán)重依賴人工操控。在盾構(gòu)隧道地質(zhì)探測(cè)與感知方面，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)在盾構(gòu)隧道中使用地震反射探測(cè)方法的相關(guān)應(yīng)用，比較相近的TBM機(jī)械搭載探測(cè)設(shè)備，也都因?yàn)槎軜?gòu)隧道的封閉性和刀盤刀具等機(jī)械對(duì)電極的干擾而不適用。在復(fù)合地層界面識(shí)別與預(yù)測(cè)方面，目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)單一黏土、砂土、砂礫土等地層研究較多，但對(duì)復(fù)合地層的預(yù)測(cè)研究較少，且地層特征識(shí)別信息研究多為單一數(shù)據(jù)源。因此，亟需發(fā)展一種基于多源信息融合的復(fù)合地層分布規(guī)律識(shí)別與地層特征預(yù)測(cè)方法。在盾構(gòu)刀具磨損機(jī)理及檢測(cè)方法方面，受限于刀具不同檢測(cè)識(shí)別方法的局限性，微觀的分析無(wú)法與宏觀描述實(shí)現(xiàn)有效對(duì)應(yīng)，難以滿足盾構(gòu)刀具磨損程度識(shí)別與分析的需求，需優(yōu)化刀具磨損識(shí)別，提高盾構(gòu)刀具磨損狀態(tài)識(shí)別效率及精確度。在同步注漿效果檢測(cè)及控制和壁后注漿及管片拼裝檢測(cè)等方面，國(guó)內(nèi)專家均開(kāi)展了多方面的研究。在此基礎(chǔ)上，開(kāi)展對(duì)同步注漿段管片-注漿體-圍巖的一體化快速檢測(cè)研究具有創(chuàng)新性意義。本標(biāo)準(zhǔn)基于軌道交通盾構(gòu)智能建造專業(yè)領(lǐng)域，重點(diǎn)圍繞隧道建設(shè)維護(hù)關(guān)鍵技術(shù)與裝備，開(kāi)展盾構(gòu)隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、施工及裝備集群作業(yè)狀態(tài)智能感知和智慧決策研究，研發(fā)系列盾構(gòu)高端裝備及施工關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用驗(yàn)證并進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化布局，形成符合我省軌道交通智能化建設(shè)提升的標(biāo)準(zhǔn)，最終形成軌道交通新動(dòng)能轉(zhuǎn)化示范基地。通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)的研究將提升軌道交通工程的安全建設(shè)和整體技術(shù)水平，推動(dòng)軌道交通建設(shè)的智慧產(chǎn)業(yè)化，打造先進(jìn)軌道交通建設(shè)維護(hù)產(chǎn)業(yè)集群，顯著提高我國(guó)重大工程建設(shè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)際影響力。6.3技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證本標(biāo)準(zhǔn)將助力形成盾構(gòu)搭載超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、地層特征感知、氣體環(huán)境監(jiān)測(cè)、滾刀磨損監(jiān)測(cè)、同步注漿檢測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)與裝備。盾構(gòu)隧道不良地質(zhì)一體化探測(cè)與感知對(duì)于及時(shí)把握盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)，減少不必要停機(jī)，保障工程的安全高效順利進(jìn)行具有十分重要的意義。盾構(gòu)搭載地層界面識(shí)別裝備可有效識(shí)別盾構(gòu)掘進(jìn)前方地層變化，對(duì)于掘進(jìn)參數(shù)的選取具有重要指導(dǎo)意義，避免因地層交界面識(shí)別不清，掘進(jìn)參數(shù)不合理，導(dǎo)致盾構(gòu)刀具磨損嚴(yán)重，或者掘進(jìn)速度太慢，影響工期，增加施工成本。傳統(tǒng)的盾構(gòu)刀具監(jiān)測(cè)和檢測(cè)技術(shù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，在建設(shè)過(guò)程中需要花費(fèi)很大的人力物力。本課題提出了復(fù)雜地層盾構(gòu)刀具磨損機(jī)理及實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，減少了盾構(gòu)施工中刀具開(kāi)艙檢修的頻率和時(shí)間，大大減少了人力物力消耗，顯著提升盾構(gòu)施工進(jìn)度。同步注漿效果檢測(cè)及控制技術(shù)研究，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)盾構(gòu)管片同步注漿密實(shí)度，有效指導(dǎo)二次補(bǔ)漿，避免出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象，影響隧道結(jié)構(gòu)安全。本標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將產(chǎn)生一批盾構(gòu)智能化提升產(chǎn)業(yè)的新裝備、新工藝和新技術(shù)。通過(guò)疏通智能化盾構(gòu)裝備制造的技術(shù)難點(diǎn)、堵點(diǎn)、卡點(diǎn)，將推動(dòng)形成軌道交通高端裝備制造的上下游鏈條，將顯著提高城市軌道交通建設(shè)盾構(gòu)施工的智能化水平，提升交通建設(shè)工程作業(yè)效率，促進(jìn)盾構(gòu)施工相關(guān)行業(yè)整體發(fā)展，極大節(jié)約城市空間資源與社會(huì)管理成本，加快形成城市軌道交通現(xiàn)代化綜合網(wǎng)絡(luò)，引領(lǐng)新時(shí)代智慧城市建設(shè)。6.4預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果盾構(gòu)隧道不良地質(zhì)一體化探測(cè)與感知對(duì)于及時(shí)把握盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)，減少不必要停機(jī)，保障工程的安全高效順利進(jìn)行具有十分重要的意義。盾構(gòu)搭載地層界面識(shí)別裝備可有效識(shí)別盾構(gòu)掘進(jìn)前方地層變化，對(duì)于掘進(jìn)參數(shù)的選取具有重要指導(dǎo)意義，避免因地層交界面識(shí)別不清，掘進(jìn)參數(shù)不合理，導(dǎo)致盾構(gòu)刀具磨損嚴(yán)重，或者掘進(jìn)速度太慢，影響工期，增加施工成本。傳統(tǒng)的盾構(gòu)刀具監(jiān)測(cè)和檢測(cè)技術(shù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，在建設(shè)過(guò)程中需要花費(fèi)很大的人力物力。本課題提出了復(fù)雜地層盾構(gòu)刀具磨損機(jī)理及實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，減少了盾構(gòu)施工中刀具開(kāi)艙檢修的頻率和時(shí)間，大大減少了人力物力消耗，顯著提升盾構(gòu)施工進(jìn)度。同步注漿效果檢測(cè)及控制技術(shù)研究，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)盾構(gòu)管片同步注漿密實(shí)度，有效指導(dǎo)二次補(bǔ)漿，避免出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象，影響隧道結(jié)構(gòu)安全。融合地質(zhì)-環(huán)境-掘進(jìn)參數(shù)等多源信息，建立盾構(gòu)安全決策輔助系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)安全高效掘進(jìn)。具有廣闊的產(chǎn)業(yè)化前景，相關(guān)技術(shù)裝備可為省內(nèi)城市軌道交通工程建設(shè)提供技術(shù)服