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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
2021-11-02 来源:铁建重工

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 。

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。

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。

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。

隧道智能建造,铁建重工在行动!

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  中国铁建重工集团股份有限公司成立于2007年,隶属于世界500强企业中国铁建股份有限公司,是集隧道施工智能装备、高端轨道设备装备的研究、设计、制造、服务于一体的专业化大型企业。集团总部位于湖南长沙,是国家认定的重点高新技术企业、国家级两化深度融合示范企业。  铁建重工始终瞄准“世界一流、国内领先”的目标,坚持“科技创新时空”的理念,充分利用中国铁建长期积累的施工技术与经验,通过“原始创新、集成创新、协同创新、持续创新”的自主创新模式,构筑了以施工技术为先导,基础研究、产品研发、工艺开发、应用研究、工程实验相配套的特色研发体系。  铁建重工始终专注于非标、特种、个性化、定制化的高端装备制造与服务,从零起步打造了轨道系统、掘进机、隧道装备等三大成熟产业板块,积极布局新型交通装备、高端农机、绿色建材装备、煤矿装备、新型工程材料等多个新兴产业板块。集团坚持只开发能够填补国内外空白的产品,且产品市场占有率和科技水平必须处于国内行业前三名的原则。集团TBM和大直径盾构机被广泛应用于国内30多个省市的地铁、铁路、煤矿和水利等重点工程;轨道系统位列国际先进水平,产品远销美国、加拿大、非洲、西亚等30多个国家和地区;自主研制的全电脑凿岩台车、混凝土喷射台车助推中国隧道智能建造。  铁建重工始终坚持在“机制改革、科技创新、党建引领”下足功夫,以机制改革激发创新活力,以科技创新推动企业发展,以“党建+”构建核心驱动力。先后获评“国家重大技术装备首台(套)示范单位”、“国家863计划成果产业化基地”、“制造业向服务型制造业成功转型的典型企业”,连续摘获“中国专利奖”。荣登“中国轨道交通创新力TOP50企业”、“中国工程机械制造商5强企业”、“全球工程机械制造商50强企业”榜单。先后荣获“全国企业文化建设先进单位”、“中央企业思想政治工作先进单位”等称号。  面向未来,铁建重工全力推进“两型三化九力”发展战略,大力构建“创新型、服务型”企业,坚持走“差异化、智能化、全球化”发展道路,积极培育企业核心竞争的“九种能力”,围绕客户价值链和产品生命链,实现“研发设计数字化、产品智能化、制造智能化、服务智能化、管理智慧化”。在全球化时代,铁建重工致力于解决世界级地质工程施工难题,打造国之重器,为世界地下施工行业、轨道交通行业贡献中国力量,成为全球领先的地下工程装备和轨道交通装备大规模定制化企业。
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