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▲隧道洞口

四川公路橋梁建設(shè)集團有限公司公路隧道分公司（以下簡稱“路橋集團隧道分公司”）火山隧道數(shù)字隧道智能建造示范基地，是交通運輸部自動化作業(yè)技術(shù)交通運輸行業(yè)研發(fā)中心的重要試點，是蜀道投資集團有限責任公司（以下簡稱“蜀道集團”）落地實行“智能建造”的戰(zhàn)略性項目，對于蜀道集團在智慧交通、數(shù)字高速等全新領(lǐng)域開疆拓土，用科技創(chuàng)新助力交通強國建設(shè)和促進地方經(jīng)濟發(fā)展等方面意義重大。

隧道名片

姓名：G4216線沿江高速寧南至攀枝花段火山隧道出口端

生日：在建預(yù)計2023年12月建成

籍貫：四川

長度：隧道左線全長7150米，右線全長7192米；其中出口端左線長3660米，右線長3750米

類型：分離式、雙向四車道

施工難度：火山隧道屬超特長隧道，隧道地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多變，軟巖大變形，圍巖破碎，極易發(fā)生坍塌，施工困難，并且隧道穿越有碳質(zhì)頁巖大變形段落、斷層破碎帶及高地應(yīng)力巖爆段落，為瓦斯隧道，施工風險極高。

特點：積極探索隧道機械化、數(shù)字化、智能化施工與管理新模式；牢牢把握高質(zhì)量發(fā)展這一根本要求，夯基礎(chǔ)、嚴標準、強管控、樹品牌。

設(shè)計單位：四川公路橋梁建設(shè)集團有限公司

施工單位：四川公路橋梁建設(shè)集團有限公司公路隧道分公司

PART 01

創(chuàng)新引領(lǐng) 智能驅(qū)動

打造隧道自動化、智能化施工裝備體系

引入系列隧道智能化施工裝備，主要裝備有全電腦三臂鑿巖臺車、機械化炸藥混裝臺車、智能拱架安裝臺車、智能濕噴臺車、遠程控制指揮車、弧形梁自動生產(chǎn)線以及系列電動出渣裝備等，全面涵蓋隧道掌子面開挖作業(yè)、出渣作業(yè)、初期支護作業(yè)和支護構(gòu)件加工生產(chǎn)，大大提升隧道主要作業(yè)環(huán)節(jié)的自動化、智能化施工水平，提高隧道掘進、支護、出渣作業(yè)效率，有效減少隧道掌子面及洞內(nèi)作業(yè)人員數(shù)量，實現(xiàn)隧道安全、高效、高質(zhì)施工，為隧道自動化、智能化、無人化施工奠定裝備基礎(chǔ)。

▲智能化施工裝備體系

▲三臂鑿巖臺車現(xiàn)場施工

▲智能拱架安裝臺車

▲智能濕噴臺車

▲拱噴一體化臺車作業(yè)

智能建造管理系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用

研發(fā)并運用智慧隧道AI建造管理系統(tǒng)，初步實現(xiàn)了隧道作業(yè)人員、施工設(shè)備、作業(yè)工序以及作業(yè)環(huán)境、資源等信息的采集與高效匹配，使隧道進入信息化、數(shù)字化、自動化施工與管理新時代，為實現(xiàn)隧道施工精準導(dǎo)航和施工管理最優(yōu)入軌提供了數(shù)字化解決方案，將隧道建造由以人為主導(dǎo)的經(jīng)驗決策逐步邁向AI智能決策。

▲光面爆破智能設(shè)計

研發(fā)一款光面爆破輔助智能、自動設(shè)計軟件，該軟件可根據(jù)隧道實際圍巖地質(zhì)情況、隧道輪廓尺寸、循環(huán)進尺長度、炸藥使用量等條件進行隧道光面爆破方案的自動、智能設(shè)計，生成的炮孔布置圖、炮孔裝藥結(jié)構(gòu)圖與起爆網(wǎng)絡(luò)圖可輔助現(xiàn)場技術(shù)員進行光面爆破施工管理，幫助現(xiàn)場及時針對變化的隧道圍巖情況調(diào)整、優(yōu)化光面爆破方案，提高光爆質(zhì)量。

▲光爆軟件

掌子面圍巖智能判別

借助三臂鑿巖臺車隨鉆測量數(shù)據(jù)（MWD）系統(tǒng)采集的鉆進參數(shù)，同時利用已有圍巖智能分級系統(tǒng)，實現(xiàn)對隧道掌子面圍巖的智能判別與分級，為隧道動態(tài)支護設(shè)計與安全施工提供決策依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

▲圍巖智能分級

隧道施工機械“油轉(zhuǎn)電”

將電動裝載機、電動挖掘機和電動卡車等“純電新能源”電動施工裝備規(guī)模應(yīng)用于隧道施工?，F(xiàn)場使用結(jié)果表明，純電出渣裝備的應(yīng)用可明顯改善隧道洞內(nèi)空氣質(zhì)量，提高出渣工序作業(yè)效率，提升隧道文明施工水平，節(jié)約隧道施工能耗成本，以電動裝載機計，一臺電動裝載機每小時施工成本僅為傳統(tǒng)燃油裝載機的24%，使用成本優(yōu)勢巨大?！坝娃D(zhuǎn)電”項目是路橋集團隧道分公司推動隧道施工節(jié)能減排的良好典范，也是蜀道集團踐行綠色低碳發(fā)展的關(guān)鍵一招。

▲電動裝載機

▲電動挖掘機

隧道豎井TBM典型引領(lǐng)

豎井TBM應(yīng)用使豎井施工過程實現(xiàn)全自動化、全機械化，掘進過程無需人員下井即可完成，通過刀盤旋轉(zhuǎn)配合推進系統(tǒng)完成豎井開挖，設(shè)備井下噪音小于60dB，巖層擾動小、超欠挖少、成井完整。在軟硬不均地質(zhì)環(huán)境下，13小時掘進進尺可達6米，并同步完成出渣作業(yè)，大大提高各作業(yè)環(huán)節(jié)協(xié)同化、自動化、低碳化，實現(xiàn)大幅度減人增效，助推交通行業(yè)全面智慧發(fā)展。

▲“蜀暢號”——全國首臺全斷面雙模式豎井掘進機

PART 02

聚焦前沿科技引領(lǐng)

超前支護作業(yè)線

基于多功能鉆孔注漿一體設(shè)備，開展不同類型超前支護機械化施工關(guān)鍵技術(shù)研究，形成一套匹配機械化施工，適用于各級圍巖條件的新型隧道超前支護體系。

開挖作業(yè)線

充分利用已研發(fā)的光面爆破智能設(shè)計系統(tǒng)及全電腦三臂鑿巖臺車，實現(xiàn)大型機械設(shè)備的智能化開挖，實現(xiàn)爆破、鉆孔、裝藥的機械化和數(shù)字化，降低了施工安全風險，實現(xiàn)開挖工序減人45%。

初期支護作業(yè)線

開展拱架快速連接、預(yù)制拱架的多種裝配化施工，自主研發(fā)的拱錨噴一體化臺車，實現(xiàn)初支工序減人60%。利用3D激光掃描技術(shù)對隧道開挖輪廓及超欠挖情況進行精準識別，實現(xiàn)噴射混凝土的精準化、數(shù)字化控制。

綠創(chuàng)系統(tǒng)研發(fā)

引進電動化挖機、裝載機、自卸車、混凝土罐車，論證并形成一套隧道電動化作業(yè)線。開展隧道掌子面及時降塵技術(shù)研究，成功研發(fā)與智能抑塵監(jiān)測多功能臺車，實現(xiàn)隧道掌子面處的及時降塵、除塵；開展了智能通風關(guān)鍵技術(shù)研究，預(yù)期實現(xiàn)隧道智能化、節(jié)能化通風。

PART 03

安全管理數(shù)字管控

大力弘揚科技興安理念，應(yīng)用智慧隧道AI建造系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)綜合管理平臺、隧道施工安全智能監(jiān)管系統(tǒng)、洞內(nèi)安全狀態(tài)信息展示，聚焦項目施工班組規(guī)范化管理，助力項目提升監(jiān)管效率，實現(xiàn)安全管理信息化監(jiān)管目標，形成網(wǎng)絡(luò)化、智能化、協(xié)同化的隧道安全監(jiān)控，為項目質(zhì)量、進度提供安全保障。項目應(yīng)用先進信息化工裝設(shè)備，堅持以工裝保工藝，以工藝保質(zhì)量，以質(zhì)量保安全，加速工程技術(shù)提升，確保施工生產(chǎn)安全平穩(wěn)，全力打造品質(zhì)工程。

PART 04

推廣價值

①促進公路隧道施工技術(shù)、施工裝備、管理手段向數(shù)字化、智能化方向轉(zhuǎn)變與升級，推動公路隧道施工數(shù)字化轉(zhuǎn)型，在一定程度上確保“交通強國”戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)。

②為隧道“機械化換人、自動化減人、智能化無人”目標的實現(xiàn)提供新的思路，提高隧道工程施工質(zhì)量、效率、安全水平以及行業(yè)整體技術(shù)水平。

③縮短隧道工程建設(shè)工期，確保公路工程如期或提前完工。

④降低隧道施工、管理成本，為工程建設(shè)管理者對多隧道、多標段工程施工的監(jiān)督管理提供了可能。