户田建设开发出隧道钢拱架支护作业的掌子面无人化施工系统

近日，户田建设宣布开发出一款在山岭隧道钢拱架支护作业中无需作业人员进入掌子面正下方的“掌子面无人化施工系统”，并在实际工程中确认了该系统的适用性。

该系统改良了用于隧道工程的可拼装钢拱架的混凝土喷射设备，无需作业人员进入掌子面正下方，只需要1名操作员远程操作，即可进行钢拱架支护作业、接头接合作业和位置测定作业，以实现掌子面的无人化施工。通过该系统，提高了隧道工程的安全性和作业效率。

开发背景

在山岭隧道工程的钢拱架支护作业中，由于作业人员需要进入开挖后的掌子面下方，所以很容易出现岩石剥落造成作业人员受伤的情况，并且该情况发生的概率高达40%。基于以上情况，厚生劳动省在2016年颁布了《山岭隧道工程中掌子面岩石剥落事故的应对指南》，希望通过预先调查，掌握岩体情况并制定防止岩石剥落的计划，再通过机械化措施防止岩石剥落事故的发生。

在山岭隧道工程中，需要根据岩体的变化进行施工，针对近年来作业人员的高龄化和操作人员熟练度不足的问题，对减少施工人员、自动化作业以及提高生产的需求越来越高。

在此背景下，针对发生隧道事故频率最高的钢拱架支护作业，户田建设以尽可能减少施工人员为目的，积极推进掌子面无人化施工相关技术的开发。

系统优势

1)以往的钢拱架支护作业是以激光为基准，由作业人员通过目检的方式确认掌子面正下方的情况，然后再指示施工人员作业。对此，该系统通过加长抓取装置(1～5 m)设置测定位置用的三棱镜。通过后方的自动追踪式全站仪监测钢拱架支护作业的位置，再加上具有微调结构的高性能钢拱架，可使支护作业的位置更加精准。

2)在钢拱架支护作业中，以往的接头接合作业要靠作业人员进入掌子面正下方，轴向接合螺栓与螺母。而该系统可以在左右两侧H型钢的接头端部分别设置配套的插销和套筒，在轴向上对接，通过在插销前端的沟槽固定D环，达到只需1次操作便可固定的效果。通过该接合方法，不仅可以缩短接合接头的时间，而且可以借助双插销构造，发挥出比以往接头更高的固定强度。

展望

基于从试验段施工中得来的数据，户田建设将进一步改善掌子面无人化施工系统，并且随着现场应用经验的累积，预计在2023年彻底完成该施工系统。之后，户田建设将继续致力于全自动施工系统的开发，为提高山岭隧道工程的安全性和施工效率做出努力。

(编译自 户田建设官网)