隧道施工安全的核心,不只是提高掘进速度,而是把地质风险、设备状态和人员作业从“事后处置”转变为“过程感知与提前控制”。智能掘进以掘进控制系统、地质监测系统和远程操控平台为基础,将复杂地下环境中的关键变化纳入连续监测和动态决策,降低人员直接暴露在高风险区域的概率。
从“看不见”到“可感知”
硬岩、高水压、瓦斯风险和空间受限,是地下施工中影响安全的重要因素。单靠人工经验判断,往往难以及时识别地层变化和设备异常。地质实时感知技术、地质超前预报系统、地质雷达以及空气质量、气压等监测设备,可以为掘进参数调整、通风排水和支护安排提供依据。
但监测并不等于安全。关键在于建立“感知—分析—执行”的闭环:系统采集地质、设备和环境信息后,应及时识别异常趋势,并联动掘进、支护、通风、排水及应急设备。只有监测结果能够转化为明确的停机、降速、调整刀盘或加强支护等作业决策,数据才真正具备安全价值。
远程操控降低暴露风险
盾构机、TBM掘进机、凿岩台车和喷浆设备等机械化装备,能够替代部分高强度、高风险的人工操作。远程操控平台进一步把人员从掌子面和设备危险区域转移到相对可控的操作环境中,尤其适用于地质条件复杂、瓦斯或突水风险较高的区段。
远程化不能简单理解为“无人值守”。设备状态、通信稳定性、报警分级、人工接管和应急撤离必须形成配套制度。对关键部件、液压排水、盾尾密封、通风照明和地下供电等环节,应同步配置状态监测与快速维护机制,避免局部故障演变为停机事故或次生风险。
智能掘进最终追求的不是单台设备的自动化,而是掘进、支护、运输、通风、排水、监控和应急救援之间的系统协同。工程管理者评价方案时,应重点检查三点:能否提前发现地质与环境异常,能否在异常发生后自动或快速执行安全策略,能否在系统失效时保留可靠的人工处置路径。满足这三项,智能化才真正转化为隧道施工安全能力。