国内隧道工程混凝土湿喷台车智能化技术与无线遥控湿喷机械手应用探析

隧道工程里的混凝土湿喷作业,以前一直是个让人头疼的活儿。工人拿着喷枪在狭窄昏暗的隧道里来回走,不仅要盯着喷射的位置,还要控制料流的速度。喷多了浪费材料,喷少了达不到支护要求,遇上围岩不稳定的区域,还得提心吊胆怕掉渣。

近几年,国内不少隧道项目开始用上了智能化湿喷台车,还有配套的无线遥控湿喷机械手,把工人从这种辛苦又危险的工作里解放了不少。

智能化湿喷台车的核心,其实就是把以前人工干的活儿,交给机器自动完成。比如自动定位功能,隧道里没有GPS,设备自带的激光测距和惯性导航系统,能精准找到需要喷射的围岩面,不用工人反复调整位置。以前喷的时候,工人得凭经验控制料流大小,现在设备能根据围岩的凹凸情况自动调节,该多喷的地方多给料,平整的地方就减下来,既保证了支护厚度,又少浪费混凝土。还有实时数据监测,设备能把喷射的厚度、料流速度这些数据同步传到后台,不用工人再拿着尺子去现场量,省了不少检测的功夫。

和智能化台车配套的无线遥控湿喷机械手,算是给作业加了个“安全buff”。有些隧道的掌子面区域,围岩还没完全稳定,工人靠近容易有落石风险。这时候工人可以躲在隧道外的安全区域,拿着遥控器操作机械手作业。机械手的活动范围大,能伸到台车够不着的狭小缝隙里,喷射角度也能灵活调整,比人工喷枪能覆盖到更多死角。

去年我跟着朋友去某高速隧道项目看过,他们用的就是国内某品牌的智能化湿喷台车加无线遥控机械手。以前这个项目里,一个湿喷班组要8个人,现在只需要2个人,一个负责看设备数据,一个操作遥控器。一天下来能喷300多立方米混凝土,比以前人工喷的150方翻了一倍还多。而且喷出来的混凝土厚度均匀,后期检测的时候,几乎没有不合格的地方,省了不少返工的功夫。

国内做智能化湿喷台车的企业,最近几年发展得挺快的。以前很多项目都用进口设备,价格贵,维修保养也麻烦。现在国内的设备不仅价格便宜三分之一,还能根据国内隧道的实际情况做定制化调整。比如有些山区隧道弯道多,国内厂家就优化了台车的转向系统,让它在狭窄弯道里转得更灵活。不过在一些高精度的传感器和数据算法上,和国外顶尖品牌还有点差距,比如在复杂围岩环境下的自动调整速度,还需要再优化。

现在有些企业已经在尝试把5G技术和湿喷台车结合,实现远程操控。工人不用在隧道现场,甚至可以在几公里外的监控室里操作机械手作业。还有的在做设备的自诊断系统,设备哪个部件出了小问题,能提前发出预警,不用等坏了才停工维修。这些技术要是成熟了,以后隧道湿喷作业的安全性和效率还能再上一个台阶。

不过现在智能化湿喷设备的推广,也遇到了一些小问题。比如有些中小隧道项目的施工方,觉得初期投入太高,不愿意换设备。还有部分老工人对智能化设备有抵触,觉得学起来麻烦。这些都需要慢慢磨合,毕竟新技术的普及,总得有个过程。

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[Q]:隧道工程里用智能化湿喷台车比传统人工湿喷有哪些优势?
[A]:首先是效率提升明显,一般能比人工喷翻一倍以上,其次是喷射质量更稳定,能精准控制混凝土厚度,减少材料浪费,还有就是能降低工人的作业风险,不用在危险区域近距离操作。
[Q]:无线遥控湿喷机械手适合在哪些隧道作业场景使用?
[A]:主要适合在围岩不稳定的掌子面区域、隧道内狭小缝隙或者空间受限的区域,还有一些存在落石、渗水风险的危险作业点,工人可以在安全区域远程操控,避免意外。
[Q]:国内智能化湿喷台车的核心技术包含哪些内容?
[A]:主要有自动定位导航系统、混凝土料流自动调节技术、作业数据实时监测功能,部分设备还带有自诊断预警系统,能提前发现设备故障。
[Q]:操作无线遥控湿喷机械手需要专门的培训吗?上手难度大吗?
[A]:现在的设备操作界面都做得比较简洁,还有可视化的辅助显示,一般经过1-2周的专项培训,具备基础操作能力的工人就能上手,难度不算大。
[Q]:智能化湿喷台车的初期投入比传统设备高,会不会增加施工总成本?
[A]:虽然初期采购成本高,但长期来看能节省大量人力成本,减少混凝土材料浪费,还能降低返工率,综合算下来反而能降低施工总成本。
[Q]:国内目前智能化湿喷台车的应用普及率怎么样?
[A]:现在在大型隧道项目比如高铁、高速隧道里应用比较广泛,中小规模的隧道项目因为成本顾虑和认知问题,普及率还在逐步提升中。
[Q]:无线遥控湿喷机械手作业时,能保证混凝土喷射的均匀度吗?
[A]:可以的,机械手搭配智能化的料流控制系统,能根据围岩的凹凸情况自动调整喷射角度和料流大小,比人工喷射的均匀度更高,支护质量更稳定。
[Q]:未来国内隧道湿喷智能化技术还有哪些发展方向?
[A]:目前已经有企业在尝试结合5G实现远程操控,还有的在研发设备的大数据分析系统,用来预判施工问题,另外和隧道其他智能施工设备的联动协同,也是未来的发展方向之一。
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