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物料运输——从竖井到隧道的“无缝衔接”
1）管片堆场的自动运输。在某工程中应用了一项通过自动起重机实施的管片堆场装卸系统，可通过智能移动终端读取管片表面预置的彩色标识编码，识别管片类型后自动执行管片堆放作业，并依据施工进度将指定管片通过抓取装置精准装载至运输车辆进行水平运输。
2）竖井上方至洞内堆场的自动化运输。某隧道工程中，始发井深度达53 m且地面作业空间受限，采用了自动化升降机系统取代传统起重机。此外，管片自井下至洞内堆场的运输环节采用了2台自走式台车进行自动化运输。升降机将自走式台车提升至地面后，自动接收堆置在临时支架上的管片，然后通过升降机下降至井下，再自动运输至洞内堆场。
3）隧道内的水平自动化运输。在日本的隧道施工中，大多采用电瓶车作为水平运输设备。为实现洞内运输设备的无人驾驶功能，需满足以下条件： 专用轨道上的调速控制、防碰撞系统、多种传感器融合的紧急制动装置等。但近年来，在大直径、急坡度隧道中，胶轮式运输车的应用范围逐步扩大。
管片拼装——小直径“全自动”、大直径“半自动+人工精调”
日本自1988年首次引入管片自动拼装技术以来，全自动化的管片拼装系统得到了广泛采用。但在大直径盾构工程中，目前大多采用半自动拼装模式。
目前，日本在某12 m级大直径盾构采用了管片自动拼装技术。管片采用9分块设计，环间与块间接头均设计为螺栓连接形式。管片通过隧道上部空间运输至自动拼装机器人处，同时下部空间可同步进行钢枕安装、轨道延伸等作业，实现空间分层的安全、高效施工。自动拼装机器人通过旋转、伸缩及平移机构将管片运送至目标区域，随后进行偏航角、仰俯角、滚动角等微调，最后完成螺栓紧固作业。实测数据显示，单环管片拼装时间控制在40～50 min。
盾构推进——AI辅助与精准同步注浆赋能安全掘进
1）自动方向控制。当前盾构方向控制方式主要分为2种： 一种是通过启停特定千斤顶改变推力合力点的传统方式；另一种则通过调控油缸油压系统实现全油缸协同作用下的矢量推力控制，该方式因具备更优的纠偏精度，已成为近年来的技术发展趋势。
目前，基于油压控制原理的盾构运行辅助系统已投入实际应用。在该系统中，盾构司机负责设定用于方向控制的油缸推力合力点位置，而AI辅助系统提供推荐位置。同时，系统界面实时显示合力点位置、油缸行程差、陀螺仪方位角以及基于这些参数预测的到达位置等信息，为盾构司机的操作提供参考。
2）壁后注浆。日本壁后注浆多采用双液浆，目前已基本实现从自动浆液搅拌站制备浆液并输送至洞内的过程自动化。所开发的同步注浆系统在注浆停止后需清洗注浆管，此时可自动执行停止注入A液、B液且封闭注浆管后，自动泵送设定量的清洗用水进行注浆管清洗。另外，若采用从管片注浆孔进行注浆的形式，系统整合了与盾构推进行程联动的注浆位置自动切换功能，确保可在盾尾附近进行注浆。
