地下—隧道施工机器人军团 1
地下—隧道施工机器人军团
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 。
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。
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。
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。
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。
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。