近日,2025年湖北省职工百优“五小”创新大赛襄阳赛区结果揭晓,由水电五局一公司引江补汉项目团队申报的“数字孪生赋能的‘无人化’洞挖作业技术研究”项目荣获襄阳赛区二等奖,是引江补汉工程全线标段中唯一获得襄阳赛区二等奖的项目。
引江补汉工程作为南水北调中线工程的后续水源,是首个开工建设的南水北调后续工程大型项目,也是构建完善国家骨干水网的标志性工程。出口段输水隧洞主要为浅埋长隧洞,工程地质与水文地质条件复杂,断层发育且区域性断裂破碎带规模大,部分洞段围岩稳定条件恶劣,存在涌水突泥风险,高危洞段人工作业面临极大风险。
为攻克这一难题,践行“两山”理念,项目研究团队依托“基于数字孪生的引江补汉输水隧洞全机械化协同施工技术研究”课题,创新性构建“物理-虚拟”双空间5G+物联映射系统。在物理层部署多种设备构建5G+物联网互联网络,实时传输数据及控制中心指令;在虚拟层通过BIM+GIS融合引擎建立设备数字镜像,基于强化学习算法让机械调度智能体自动生成最优调度指令。由此构建的输水隧洞施工机械化时空协同数字孪生系统,实现了控制中心操作员通过远程终端直接操控现场机械集群,目前应用的智能多臂凿岩台车钻爆开挖工艺,将隧洞掌子面作业人员减少40%,开创了“人在地面、机在洞内”的“无人化”洞挖作业新模式,为深埋、长输隧洞工程智能化建设提供了技术支撑。
该项目成果显著,突破了深埋隧洞智能建造技术瓶颈,为南水北调后续工程提供了智慧水利施工典范,推动了国家水网主骨架建设向智能化、低碳化转型。其构建的全生命周期动态虚拟映射孪生模型,在多维度信息流传输中得到有效应用,创建了首个包含“地质开挖-结构衬砌-生态修复”全过程施工的孪生模型。这种数据驱动的管控模式,使施工方案优化等工作的效率提升30%以上,减少现场施工人员约26%,缩短工期约13%,每年可节约大量人工成本和管理成本,同时还提高了工程施工效率和质量,减少了安全隐患。
此次“数字孪生赋能的‘无人化’洞挖作业技术研究”项目获奖,是对引江补汉项目职工技术创新性与实践价值的肯定,也为引江补汉工程的智能化施工提供了切实的技术支持,持续助力工程在复杂地质条件下的安全高效推进。
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