近日，戶田建設(shè)宣布開發(fā)出一款在山嶺隧道鋼拱架支護(hù)作業(yè)中無需作業(yè)人員進(jìn)入掌子面正下方的“掌子面無人化施工系統(tǒng)”，并在實(shí)際工程中確認(rèn)了該系統(tǒng)的適用性。

該系統(tǒng)改良了用于隧道工程的可拼裝鋼拱架的混凝土噴射設(shè)備，無需作業(yè)人員進(jìn)入掌子面正下方，只需要1名操作員遠(yuǎn)程操作，即可進(jìn)行鋼拱架支護(hù)作業(yè)、接頭接合作業(yè)和位置測(cè)定作業(yè)，以實(shí)現(xiàn)掌子面的無人化施工。通過該系統(tǒng)，提高了隧道工程的安全性和作業(yè)效率。

開發(fā)背景

在山嶺隧道工程的鋼拱架支護(hù)作業(yè)中，由于作業(yè)人員需要進(jìn)入開挖后的掌子面下方，所以很容易出現(xiàn)巖石剝落造成作業(yè)人員受傷的情況，并且該情況發(fā)生的概率高達(dá)40%?；谝陨锨闆r，厚生勞動(dòng)省在2016年頒布了《山嶺隧道工程中掌子面巖石剝落事故的應(yīng)對(duì)指南》，希望通過預(yù)先調(diào)查，掌握巖體情況并制定防止巖石剝落的計(jì)劃，再通過機(jī)械化措施防止巖石剝落事故的發(fā)生。

在山嶺隧道工程中，需要根據(jù)巖體的變化進(jìn)行施工，針對(duì)近年來作業(yè)人員的高齡化和操作人員熟練度不足的問題，對(duì)減少施工人員、自動(dòng)化作業(yè)以及提高生產(chǎn)的需求越來越高。

在此背景下，針對(duì)發(fā)生隧道事故頻率最高的鋼拱架支護(hù)作業(yè)，戶田建設(shè)以盡可能減少施工人員為目的，積極推進(jìn)掌子面無人化施工相關(guān)技術(shù)的開發(fā)。

系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

1)以往的鋼拱架支護(hù)作業(yè)是以激光為基準(zhǔn)，由作業(yè)人員通過目檢的方式確認(rèn)掌子面正下方的情況，然后再指示施工人員作業(yè)。對(duì)此，該系統(tǒng)通過加長(zhǎng)抓取裝置(1～5 m)設(shè)置測(cè)定位置用的三棱鏡。通過后方的自動(dòng)追蹤式全站儀監(jiān)測(cè)鋼拱架支護(hù)作業(yè)的位置，再加上具有微調(diào)結(jié)構(gòu)的高性能鋼拱架，可使支護(hù)作業(yè)的位置更加精準(zhǔn)。

2)在鋼拱架支護(hù)作業(yè)中，以往的接頭接合作業(yè)要靠作業(yè)人員進(jìn)入掌子面正下方，軸向接合螺栓與螺母。而該系統(tǒng)可以在左右兩側(cè)H型鋼的接頭端部分別設(shè)置配套的插銷和套筒，在軸向上對(duì)接，通過在插銷前端的溝槽固定D環(huán)，達(dá)到只需1次操作便可固定的效果。通過該接合方法，不僅可以縮短接合接頭的時(shí)間，而且可以借助雙插銷構(gòu)造，發(fā)揮出比以往接頭更高的固定強(qiáng)度。

展望

基于從試驗(yàn)段施工中得來的數(shù)據(jù)，戶田建設(shè)將進(jìn)一步改善掌子面無人化施工系統(tǒng)，并且隨著現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的累積，預(yù)計(jì)在2023年徹底完成該施工系統(tǒng)。之后，戶田建設(shè)將繼續(xù)致力于全自動(dòng)施工系統(tǒng)的開發(fā)，為提高山嶺隧道工程的安全性和施工效率做出努力。

(編譯自 戶田建設(shè)官網(wǎng))