在日本复杂的地形条件下,山岳隧道施工一直是工程建设中的高风险领域。特别是在爆破作业完成后,隧道掌子面附近的岩壁往往会出现凹凸不平的情况,需要进行精细的修整作业。这一环节被称为“あたり取り”(除险修整),长期以来依赖人工操作,不仅效率受限,更面临着岩体突然崩落的致命风险。近日,日本知名建设企业安藤哈扎马与神户制钢所旗下的神钢建机联合宣布,正式启动了针对这一高危工序的无人化现场实车验证,标志着隧道施工自动化迈出了关键一步。
隧道爆破后,岩盘表面常因受力不均产生不规则凸起,必须将其修整至设计断面。传统作业模式下,需要两名专业人员紧密配合:一人负责目视确认危险凸起位置,另一人操作带有破碎锤的挖掘机进行精准剔除。这种“双人组”作业模式虽然成熟,但目视人员必须近距离暴露在可能随时崩塌的岩壁下,一旦遭遇“肌落ち”(岩壁剥落)灾害,后果不堪设想。尽管安藤哈扎马早在2024年便开发了利用激光等技术的“あたり検知システム”(除险检测系统),实现了由操作员单人作业,但完全依赖人工判断和操作仍存在安全瓶颈。
此次实车验证的核心突破,在于将先进的检测系统与全自动驾驶挖掘机技术进行了深度融合。安藤哈扎马与神钢建机共同研发了液压挖掘机的自动运行系统,并将其与原有的除险检测系统无缝对接。在德岛县的一个隧道施工现场,验证团队进行了为期两周的实地测试。系统首先通过检测装置获取挖掘机自身的位姿信息以及岩壁凸起的具体坐标,随后将这些数据实时传输至挖掘机的自动控制系统。结果显示,系统能够精准控制破碎锤臂,在完全不接触隧道壁面的情况下,将破碎锤尖端准确引导至目标凸起处进行作业,成功实现了从感知到执行的全流程自动化。
这一成果不仅验证了技术路线的可行性,更展示了日本在工程机械智能化领域的深厚积累。日本多山的地形使得隧道工程占比极高,对施工安全的要求近乎苛刻。当地行业背景显示,随着劳动力老龄化加剧,熟练的隧道操作工日益稀缺,推动“无人化”和“少人化”已成为行业生存与发展的必然选择。此次实车验证的成功,意味着未来隧道施工有望彻底将人员从危险区域撤离,仅保留远程监控或后台支持人员。
目前,项目团队正致力于进一步优化系统响应速度,缩短设备联动时间,并重点攻克如何模拟熟练工人在作业中进行微调操作的难题。对于中国隧道建设行业而言,这一技术路径提供了极具价值的参考。中国同样拥有庞大的地下工程网络,且正面临劳动力结构转型的挑战,将高精度感知技术与智能装备深度结合,不仅是提升安全水平的关键,更是推动基建行业向新质生产力转型的重要方向。
