铁建重工隧道施工机器人让隧道建造更智能、更高效、更安全、更环保

随着新一轮科技革命和产业革命的快速发展，以人工智能、机器人、物联网、互联网等技术为代表的智能产业蓬勃兴起，成为时代科技创新的一个重要标志。在隧道建造行业，铁建重工以产品机器人化为目标，打造具有智能感知和分析决策功能的隧道智能施工机器人并实现应用，逐渐实现机器换人。隧道施工装备机器人化是实现隧道少人化、无人化施工的必然趋势，是践行隧道智能建造的重要途径，让隧道建造更智能、更高效、更安全、更环保。

地下—隧道施工机器人军团

1 超前勘探

超前钻探机器人作为地质侦察兵，具备150m超前地质取芯功能，可对前方隧道施工地质进行快速超前勘探、预报。在福宜高速顺利完成超前探孔施工，钻进速度达40m/h 。

超前钻探机器人

2 开挖作业

凿岩机器人是隧道施工先锋，自动定位、自动移臂、自动钻孔高效完成隧道开挖作业。在郑万高铁向家湾隧道单循环进尺突破 4.5m，向家湾隧道成为郑万高铁湖北段平均开挖进尺最快的隧道之一。

装药机器人作为炮兵，可实现快速装药，自动送退管、精准控制装药量。在郑万高铁单循环开挖进尺4m，单循环平均装药时间 2h以内，装药人员由10人降至4人。

除尘机器人作为卫生兵，快速吸附隧道爆破后产生的扬尘、集中排放，改善隧道作业环境空气质量。在拉林段达嘎拉隧道距离掌子面150m左右的位置进行除尘，20min 左右可将隧道内能见度不足 5m 的空气处理到清晰状态，将原传统2h的通风降尘时间缩短至20min。

3 初期支护

拱架机器人通过机械手快速实现拱架的抓取、拼装，自动运送精准就位。在安九铁路实现一榀拱架一次抓取、定位，安装作业时间缩短至40min，施工人员减少至5人。

锚杆机器人实现一体化锚杆钻孔、安装、注浆施工，进一步提高隧道结构稳定性。在郑万高铁单根锚杆钻孔、安装、注浆用时5min。

锚杆机器人实现一体化锚杆钻孔、安装、注浆施工

湿喷机器人自动规划路径、自动喷射，与拱架、锚杆共同形成稳定的初支结构。在拉泽项目隧道，在高寒高海拔（4600m）、低压（68kPa）、低温（最低气温 -10℃）环境下正常作业。

4 结构作业

衬砌机器人自动分层分窗带压灌注、自动振捣，有效避免混凝土不密实和空洞缺陷。在安九铁路衬砌施工，一个循环约8~10h，施工效率高；浇筑完成后的混凝土成型质量好，表面平整光洁。

地面—隧道施工机器人远程操控系统

机器人远程操控系统好似通讯兵，负责洞内外信息的上传下达，监控管理隧道施工机器人军团，更能够实现高风险地质区段无人化操控作业。

车载式机器人远程操控系统

室内式机器人远程操控系统

虚拟沉浸式机器人远程操控系统

云端—隧道施工机器人协同管理平台

机器人协同管理平台是隧道施工机器人的指挥部，能够将隧道围岩、设计、施工、机器人等数字化信息集成、分析、共享，打破信息孤岛，助力实现人-机-岩实时高效协同决策。支撑隧道建造过程中围岩判识、设计交互、施工监管、质量评价等关键环节由传统工作模式向智能化转型升级。

机器人协同管理平台

隧道施工机器人的加入，颠覆了以人工为主的传统隧道建造方式，以机器人换人、减人，有效减少隧道施工高风险环境作业人员，大幅度提高了施工质量和效率。以隧道施工机器人为核心的“地下—地面—云端”技术体系已经初步在高原高寒铁路、郑万高铁、沿江高速公路等国家重大工程中进行应用，为隧道全生命周期智能建造提供了强有力的装备保障。

（来源于铁建重工）

责任编辑：Zeshuai