日本戶田建設開發鋼拱架拼裝遠程無人化施工系統

戶田建設開發了一種鋼拱架拼裝遠程無人化施工系統，以減少山嶺隧道工程中施工人員發生工傷的情況。該系統延長了鋼拱架拼裝機和混凝土噴射機一體化設備的抓舉裝置，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只需要1人即可獨立完成。戶田建設已在筑波技術研究所進行了鋼拱架拼裝試驗，確認了其性能，并計劃2021年開始用于工程試驗。

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

利用該系統進行鋼拱架拼裝時不是采用傳統的螺栓和螺母連接，而是在H型鋼的接頭部配置帶固定銷的凹槽鋼。采用了前后方向對接，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平臺上，可以邊看攝像機監視器邊遠程控制螺栓的緊固。

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