目前，中国已成为盾构法隧道的建设大国，超大直径盾构隧道施工技术越来越广泛地应用于我国公路、铁路、城市轨道交通等领域。随着信息化和智能化的不断发展，“中国智造”盾构机正向前大步迈进。
在2018“世界城市日”系列主题论坛—第二届ICIM中国城市基础设施建设与管理国际大会分论坛上，上海隧道工程有限公司副总工程师吴惠明作了《超大直径盾构隧道施工技术创新与智能化展望》报告，通过报告能够清晰触摸到“大盾构”隧道的发展脉络、施工技术的不断创新、突破，感受到对未来盾构智能化的美好愿景。
超大直径盾构隧道发展史
从1825-1843年世界上首条盾构法隧道建成以来，其设计和施工技术便不断发展，大大提高了地下工程机械化程度和施工效率。19世纪下半叶起，欧美国家大力发展盾构法；1917年，日本成为欧美国家以外第一个引进盾构法的国家。
世界首台盾构机
上世纪90年代起，大直径乃至14m+的超大直径盾构得到了快速发展，隧道直径越来越大，断面布置形式越来越多样化。2003年12月，上海上中路隧道引入荷兰“绿色心脏”隧道使用的14.87m的盾构，开启了国内超大直径隧道建设的新篇章。国内应用的盾构不断刷新直径记录：2004年，上海长江隧道使用了当时世界最大的15.43m盾构机；目前，武汉三阳路隧道使用了中国大陆最大直径盾构，直径15.76m。
国内外超大直径盾构隧道盘点
目前国外超大直径盾构隧道有16个项目，其中12个为已经运营项目，4个为在建项目，总里程是109公里，运营里程71公里。
国内项目运营和在建的超大直径盾构项目共有26项，运营中的有12个项目，在建14个项目，总里程是128.8公里，运营里程约59公里。
隧道股份上海隧道建设的超大直径盾构隧道有15个项目，现有盾构机9台。总建设里程71公里，运营隧道建设长度近45公里。
长三角地区属于软土地质，地下广泛分布着软黏土沉积层，具有地层适应性问题，超大直径盾构机在该地层中面临周边环境敏感，对地面沉降控制精度要求高等难题，通过下面5个经典案例，看看上海隧道在几十年的隧道施工建设中，如何不断进行技术创新，积累了丰富的施工技术经验。
软土地层超大盾构施工技术创新
上海长江隧道——超大直径盾构长距离施工技术
盾构直径：15.43m
掘进长度：约7.5km*2
该隧道是双向六车道，下面预留的是轨道交通。需一次性掘进7.5km，工程最深处达55m。整个掘进的时间用了20个月，平均掘进速度达到12.5米/天，比预先的工期整整提前了一年。
技术创新
盾构出洞采用超深搅拌工艺和钢洞圈圆环，并采用水中进洞；在高精度管片中创新增设剪力栓、纵向预应力拉杆；研发集成化泥水处理系统，将泥水回收利用率提高到80％以上；同时采用垂直顶升孔测量法结合道路结构同步施工，保证精准快速贯通。
杭州钱江隧道——盾构整体U型调头技术
盾构直径：15.43m
掘进长度：3.25km*2
该隧道是上海长江隧道的姐妹隧道，双管六车道，最大埋深38m，盾构需先后4次穿越钱塘江两岸新、老防洪堤；需克服大涌潮对开挖面稳定性的影响。
技术创新
施工采用了世界首例盾构整体U型调头技术，使用了悬浮式盾构调头基座与高精度液压控制系统等，有效节约工期，3年完成施工。
上海沿江通道——超大直径盾构再制造技术
盾构直径：15.43m
掘进长度：5.09km*2
该工程是一个超大直径盾构的再制造项目，多次穿越长江大堤、码头桩基、钢渣层等，两线隧道斜穿长江大堤的长度累计近600米，国际邮轮码头桩基与隧道最小距离仅2.5米，高重度钢渣层将近1600米，最深处进入隧道范围5.3米。
技术创新
该工程采用了服役于上海长江隧道的2台盾构，经改制后进行再应用。针对该项目，专门建立了一套盾构机性能的评估办法，对盾构机主要的核心部件进行专项检查。
上海外滩通道——超大直径土压平衡盾构施工技术
盾构直径：14.27m
掘进长度：1.098km
工程使用了我国首台超大直径土压平衡盾构，工程侧穿浦江饭店，饭店水平向距离隧道外边线仅1.7m，还需穿越外滩万国建筑群以及运营中的轨道交通2号线，被誉为解决上海市中心交通问题的“心脏搭桥手术”。
技术创新
施工中针对性地采用了极限穿越等创新技术，安全穿越了外滩万国建筑群，并成功近距离上穿运营中的轨交2号线（盾构隧道距2号线仅1.46m），保证了工程的顺利完成。
上海北横通道——超大直径盾构急曲线穿越技术
盾构直径：15.56m
掘进长度：（2.76+3.66）km
北横通道工程位于城市核心区，被称为超大直径盾构施工的百科全书。采用上海最大直径盾构，在城市核心区近距离连续穿越92处重要建（构）筑物；先后13次与轨道交通线路交叉，盾构施工线形多为急曲线，直线率不足20%，最小曲线半径仅为500m 。
技术创新
为增加盾构在土体中的灵活性，在盾构装备选型阶段将机头设计为锥形。施工过程中改进传统同步注浆工艺，保证隧道的稳定性与抗渗性。推进过程中灵活采用不同楔形量的管片，实现急曲线段施工。
上海隧道不仅在软土地层隧道施工方面拥有国内一流的先进技术和施工经验，近些年来，开着盾构走出“软土圈”，成功挑战了多项复合地层的盾构施工项目。
复合地层超大盾构施工技术突破
珠海马骝洲交通隧道——海相复合地层盾构施工技术
盾构直径：14.93m
掘进长度：约1.1km*2
该项目为海相复合地层，隧道沿线有大量抛石、排水板、过水箱涵PHC管桩等障碍物，以及强度100MPa的花岗岩。
技术创新
针对性地采用预处理手段（横波反射法、SSP地震波反射法、微差爆破技术等）有效规避了地质风险，并采用专用泥浆来保障开挖面稳定，最终盾构掘进取得了理想的效果。
武汉三阳路越江隧道——常压刀盘泥岩地层施工技术
盾构直径：15.76m
掘进长度：约2.59km*2
工程位于典型的上软下硬地层，全线50%处于上部粉细砂、下部中风化、强风化粉砂质泥岩和弱胶结砾岩的复合地层中，2台盾构先后从武昌工作井始发后，均在该地层区域遭遇推进困难的问题。
技术创新
针对刀盘结泥饼及刀具磨损严重的现象，通过采用化学试剂、改良刀具形式、改善中心系统等措施，有效控制了刀具磨损速度，减少换刀频率，提高施工效率。
在超大直径盾构施工中，随着项目的增多、区域的拓展，工程工况愈加复杂，传统的管理手段已经无法满足施工要求。在互联网+概念的驱动下，盾构管控数字化成为趋势，盾构隧道智能管控平台应运而生。
盾构管控中心系统平台
盾构管控中心系统平台以隧道股份上海隧道50多年盾构法隧道施工经验为基础，从2015年9月份开始，逐步采用盾构管控中心来管理隧道工程，远程采集盾构工程施工数据，实时监控工程风险，并通过大数据分析提供人工辅助的智能化决策。目前管控中心通过移动化、集中化、智能化等创新管理模式，实现数据采集标准化、数据展示可视化、数据分析专业化等功能，极大提升了对风险的规避及对质量与进度的管控能力。截止目前已正式运营近3年，实现200余台次盾构管控。
今后该中心将以数据为基础，构建相应模型（例如地面沉降模型、隧道轴线控制模型等），以此指导新建工程建设。
智能盾构研发史是伴随着三次工业革命一起成长的，在步入工业4.0的今天，在拥有了基于“互联网 +”、“大数据”的管控中心后，未来的盾构机该如何运用人工智能来帮助我们更好地进行隧道建设呢？
对未来智能盾构机探索与思考
四大超级功能：
实现三大目标：
■ 一是实现一键启动的自动巡航；
■ 二是围绕沉降控制及轴线控制，实现相关系统的智能化；
■ 三是实现盾构掘进的远程操控。
在第四次工业革命来临之际，上海隧道工程有限公司依托海量数据资产的优势，正在潜心打造新一代智能盾构，实现盾构机的自动巡航驾驶。届时，盾构管控平台将成为智能盾构的”超级大脑”，有力推进盾构隧道技术革命，未来隧道工程的风险控制、质量管理、掘进功效将朝着智能化的方向发展。盾构隧道建设正在开启一个无人化、智能化的新时代。这就是隧道的未来，也是我们始终为之求索的动力！
倾听了吴惠明专家在第二届ICIM中国城市基础设施建设与管理国际大会分论坛上作的《超大直径盾构隧道施工技术创新与智能化展望 》的详细报告，相信大家通过具体的工程案例及技术参数介绍对目前国内外超大直径盾构隧道有了一个直观了解，对未来盾构智能化也一定有了自己的理解和憧憬。
欲关注更多大会学术精彩内容，请关注隧道网（www.tunnelling.cn)会议专题或2018年第5期《盾构隧道科技》 ！