日本户田建设开发钢拱架拼装远程无人化施工系统

户田建设开发了一种钢拱架拼装远程无人化施工系统，以减少山岭隧道工程中施工人员发生工伤的情况。该系统延长了钢拱架拼装机和混凝土喷射机一体化设备的抓举装置，搭载了测位棱镜和远程螺栓紧固装置等。钢拱架拼装、紧固螺栓和定位作业只需要1人即可独立完成。户田建设已在筑波技术研究所进行了钢拱架拼装试验，确认了其性能，并计划2021年开始用于工程试验。

传统的钢拱架拼装通过激光照准，由作业人员目视进行确认，然后指挥操作员操作。在钢拱架拼装远程无人化施工系统中，钢拱架拼装机和混凝土喷射机一体化设备的抓举装置从现有的1 m加长到5 m，并设置了测位棱镜。用后方自动跟踪式全站仪监测支护作业位置，并用高性能拼装机安装钢拱架。

利用该系统进行钢拱架拼装时不是采用传统的螺栓和螺母连接，而是在H型钢的接头部配置带固定销的凹槽钢。采用了前后方向对接，从开挖面正面进行螺栓紧固。凹槽钢收纳在H型钢的凹部，在倾覆力矩作用时防止接头部变形。固定销具有传递倾覆力矩的功效，而且具有螺栓和螺母连接方法同等以上的强度。

拼装好钢拱架后，使用开发的远程螺栓紧固装置从开挖面正面进行紧固。装置安装在施工机械主体的作业平台上，可以边看摄像机监视器边远程控制螺栓的紧固。

在隧道开挖后围岩不稳，坍塌风险高，立即进行钢拱架拼装容易发生工伤事故。这在整个隧道施工过程中产生的工伤事故占40%左右。户田建设正在努力建立一个全自动化施工系统，以提高作业安全和施工效率。