日本戶田建設(shè)開發(fā)鋼拱架拼裝遠程無人化施工系統(tǒng)

戶田建設(shè)開發(fā)了一種鋼拱架拼裝遠程無人化施工系統(tǒng)，以減少山嶺隧道工程中施工人員發(fā)生工傷的情況。該系統(tǒng)延長了鋼拱架拼裝機和混凝土噴射機一體化設(shè)備的抓舉裝置，搭載了測位棱鏡和遠程螺栓緊固裝置等。鋼拱架拼裝、緊固螺栓和定位作業(yè)只需要1人即可獨立完成。戶田建設(shè)已在筑波技術(shù)研究所進行了鋼拱架拼裝試驗，確認(rèn)了其性能，并計劃2021年開始用于工程試驗。

傳統(tǒng)的鋼拱架拼裝通過激光照準(zhǔn)，由作業(yè)人員目視進行確認(rèn)，然后指揮操作員操作。在鋼拱架拼裝遠程無人化施工系統(tǒng)中，鋼拱架拼裝機和混凝土噴射機一體化設(shè)備的抓舉裝置從現(xiàn)有的1 m加長到5 m，并設(shè)置了測位棱鏡。用后方自動跟蹤式全站儀監(jiān)測支護作業(yè)位置，并用高性能拼裝機安裝鋼拱架。

利用該系統(tǒng)進行鋼拱架拼裝時不是采用傳統(tǒng)的螺栓和螺母連接，而是在H型鋼的接頭部配置帶固定銷的凹槽鋼。采用了前后方向?qū)?，從開挖面正面進行螺栓緊固。凹槽鋼收納在H型鋼的凹部，在傾覆力矩作用時防止接頭部變形。固定銷具有傳遞傾覆力矩的功效，而且具有螺栓和螺母連接方法同等以上的強度。

拼裝好鋼拱架后，使用開發(fā)的遠程螺栓緊固裝置從開挖面正面進行緊固。裝置安裝在施工機械主體的作業(yè)平臺上，可以邊看攝像機監(jiān)視器邊遠程控制螺栓的緊固。

在隧道開挖后圍巖不穩(wěn)，坍塌風(fēng)險高，立即進行鋼拱架拼裝容易發(fā)生工傷事故。這在整個隧道施工過程中產(chǎn)生的工傷事故占40%左右。戶田建設(shè)正在努力建立一個全自動化施工系統(tǒng)，以提高作業(yè)安全和施工效率。