近日，由我国自主研发的隧道施工管片质量检测机器人正式投入工程应用。城市地下，一条条盾构隧道织就轨道交通地下脉络，管片施工质量，是轨道交通长期安全运行的关键基石。中建三局城发公司杜永奎瞄准盾构隧道施工一线痛点，主动扛起技术攻关重任，牵头组建盾构智能建造创新团队，聚力攻坚、迎难而上，自主研发隧道施工管片质量检测机器人，以建筑机器人破解隧道质量检测行业难题，跑出智能建造创新转化“加速度”。

盾构施工过程中，受拼装工艺波动、地层荷载变化、注浆参数偏差等多重因素影响，管片易出现错台、裂缝、渗漏、壁后注浆不密实等质量通病。杜永奎深入一线调研发现，传统检测模式依靠人工搭设脚手架登高作业，外包检测成本约122元每米；作业人员在隧道高处开展凿孔抽检，高处坠落、物体打击安全风险突出。与此同时，人工逐点排查效率有限，检测数据无法实时回传，常常存在漏检、缺陷发现滞后等问题，待到后期处置，治理成本将成倍增加。他还梳理了现有装备短板：轨道式、车载式检测机器人需等待隧道全线贯通后方可开展巡检；普通负压爬壁机器人负载能力不足，难以适配盾构管片弧形壁面、螺栓孔、拼装错台等复杂工况；盾尾配套注浆检测装备检测时机偏早，浆液尚未凝固，检测结果稳定性差，无法满足施工阶段“随掘随检”的迫切需求。

一线工程难题，就是科研攻坚方向。“建筑业转型升级，智能建造是必由之路，地下隧道高危繁琐的检测工作，理应交给机器人。”怀揣这样的想法，依托中建三局丰富的地铁盾构工程实践，杜永奎牵头启动隧道施工管片质量检测机器人研发立项，统筹技术路线、调配攻关资源、组织现场验证，组建起涵盖机械结构、无损检测、算法软件开发的复合型创新团队，向盾构管片智能检测核心技术发起攻坚。

科研之路从无捷径，从图纸设计到样机落地，重重难题接踵而至：弧形管面如何稳定吸附行走？机器人怎样顺利跨越螺栓手孔、管片错台？冲击回波检测模块如何小型化集成、规避钢筋信号干扰？面对一系列技术堵点，杜永奎坚持科研扎根现场，提出“把实验室搬到隧道里”，带队奔赴广州、济南、沈阳、无锡、重庆多地地铁项目。白天踏勘隧道工况、摸清现场条件；夜晚组织团队仿真模拟、迭代优化参数。团队历经多轮样机调试与现场测试，反复打磨、推倒重来，相继攻克负压涡流吸附机构、万向驱动行走、模块化无损检测载荷集成等关键技术。

在杜永奎统筹下，团队针对盾构管片特殊弧形内壁，创新采用双吸盘负压+涡流吸附盘复合行走机构，搭配万向驱动轮，让机器人可在弧形管片环向、径向灵活移动，平稳穿越15毫米管片缝隙、螺栓手孔，适应管片错台落差，有效承载重量可达12公斤以上。团队同步对冲击回波弹性波检测、视觉AI识别模块轻量化集成，实现壁后注浆0-2米深度检测，缺陷识别精度达±1厘米，管片渗漏、裂缝、错台等表观缺陷识别误判率控制在5%以内；配套开发智慧管理软件，支持缺陷三维定位、一键生成标准化检测报告，检测数据对接BIM+GIS平台，构建起“检测-识别-反馈-消缺”完整闭环，真正实现施工期随掘随检。

历时一年攻坚，在杜永奎全程把控下，第一代隧道施工管片质量检测机器人样机顺利完成研制，依次通过实验室原理验证、样机装配、工程现场测试、出厂标定全流程。该机器人打破传统装备局限，单台设备兼具管片表观缺陷识别、壁后注浆密实度检测两大核心功能，不受轨道、台车安装条件限制，适配施工及成型隧道多场景，检测精度95%，优于市面多数同类装备，打造硬件+软件+算法一体化解决方案，区别于市场上单一硬件产品。

工程实效是检验科创成果的试金石。杜永奎积极推动成果示范落地，这款检测机器人先后在广州、沈阳地铁等4个工程项目投入试用。现场实测数据显示，管片壁后注浆缺失检测提醒及时率提升30%，规避二十余次返工补浆，直接节约项目成本50余万元。机器人替代人员高危登高作业，把作业人员从危险检测岗位解放出来，筑牢本质安全防线；依托厘米级精准检测、数据实时回传优势，破解人工检测反馈滞后痛点，为盾构隧道施工质量装上一双“智慧之眼”。

知识产权布局同步推进。在杜永奎主导下，团队已取得授权发明专利《一种盾构隧道内攀壁巡检机器人及其巡检方法》，多项发明专利、软件著作权、省级工法正在申报，牢牢掌握全套自主核心技术，实现软硬件自主可控。

科技创新不止步，成果转化谋长远。样机试验取得突破后，杜永奎迅速将重心转向产品定型与产业化落地。他牵头制定产品迭代路线图，明确2026-2027年关键里程碑，稳步推进耐久性测试、算法迭代、硬件标准化定型。团队也定下清晰推广目标：2027年营收300万，2028年达到500万，逐步从内部项目示范走向轨道交通展、地铁产业大会等行业平台，向铁路、水利隧洞等更多地下工程场景拓展应用边界。

“研发建筑机器人，不是为做一台好看的样机，而是要真正解决工程一线的痛点，服务工程提质增效。”这是杜永奎始终坚守的研发理念，坚持科研源于现场、服务现场。目前，在他的统筹推进下，团队二期功能迭代有序开展，巡检路径智能规划、智慧管理系统持续优化，朝着产品批量定型、规模化推广稳步前行。

文｜记者 严锦程 通讯员 周志强

图｜图源中建三局城发公司