《湖南省高速公路智能建造施工指南》

湖南省高速公路智能建造施工指南

（試行）

湖南省交通建設質量安全監(jiān)督管理局

2022年12月

1總則與基本規(guī)定

1.1目的

為推動我省高速公路建設高質量發(fā)展，實現(xiàn)數(shù)字賦能，提高施工

智能化、機械化建造水平，推進和規(guī)范我省高速公路建設智能建造，

印發(fā)本指南。

1.2適用范圍

本指南適用于我省范圍內的高速公路建設工程，其他工程可參照

執(zhí)行。

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2智慧梁場

為提升梁場生產(chǎn)與監(jiān)管智能化水平，采用智能控制技術、物聯(lián)網(wǎng)

技術、云技術、RFID、移動互聯(lián)技術等現(xiàn)代信息技術，構建“物聯(lián)網(wǎng)

+智慧梁場”，實現(xiàn)對人、機、料、法、環(huán)的實時數(shù)據(jù)采集、分析、預

警。以工序流程管理為主線，實現(xiàn)對原材料、鋼筋加工與綁扎，混凝

土拌合與運輸，梁體預制與養(yǎng)生，工序質量檢驗與評定、梁板存放與

安裝等全過程智能控制；以質量安全管理為重點，加強預制梁生產(chǎn)關

鍵工序智能管控和安全環(huán)保智能監(jiān)測控制。

通過物聯(lián)網(wǎng)技術保證梁體數(shù)據(jù)的可追溯性，達到如下建設目標：

（1）提升預制工效；（2）提高預制梁質量；（3）確保安全和環(huán)保；

（4）降低預制梁成本。

2.1主要建設內容

智慧梁場建設主要包括梁場智能化硬件設備（設施）和智慧梁場

軟件系統(tǒng)。

梁場智能化硬件設備（設施）主要包括：鋼筋智能數(shù)控加工設備、

整體式液壓鋼模板、龍門吊滑觸線、混凝土智能澆筑設備、預應力張

拉設備、智能壓漿設備、智能養(yǎng)生設備、智能振搗設備、安全環(huán)保智

能化管控設備等。

智慧梁場軟件系統(tǒng)主要包括：智慧梁場生產(chǎn)智能管控系統(tǒng)、智慧

梁場監(jiān)管預警系統(tǒng)及智慧梁場大數(shù)

據(jù)中心。實現(xiàn)原材料智能管控、試

驗檢測智能管控、鋼筋加工智能管

控、混凝土智能管控、工序生產(chǎn)智

能管控、質檢與評定智能管控、混

凝土智能澆筑管控、振搗智能管控、

養(yǎng)生智能管控、張拉壓漿智能管

控、安全及人員智能監(jiān)控等。

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2.2智能設備設施配備

2.2.1鋼筋智能數(shù)控加工設備

1.焊接機器人。主要包括機器人和焊接設備兩部分。機器人由

機器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成。而焊接裝備，以弧焊及點

焊為例，則由焊接電源，（包括其控制系統(tǒng)）、送絲機（弧焊）、焊

槍（鉗）等部分組成。傳統(tǒng)方式焊接好1片蓋梁骨架片需要2個人耗

時1個小時，1天可以完成9片骨架片的焊接任務。采用焊接機器

人只需要1個人，機器人可以按照設定好的程序自動焊接，平均每片

骨架只需要50分鐘左右，焊接機器人每天可以完成10片骨架片。機

器人焊接質量比人工更加穩(wěn)定和焊縫更加飽滿，焊接效率更高。

2.智能鋼筋墩粗車絲一體機。按結構分為橫向上料架，墩粗部

套，套絲部套，打磨部套，收料倉及電器

控制操作系統(tǒng)。智能鋼筋鋸切滾絲機器

人解決了直螺紋鋼筋下料及剝肋滾絲工

序，實現(xiàn)直螺紋鋼筋下料、剝肋、倒角、

滾絲等工序的流水線作業(yè)。

3.鋼筋彎曲中心。采用自動定尺裝置確定鋼筋端頭位置，由伺服

電機控制自動定位，無需人工測量和

固定，有自動鎖定機構，確保鋼筋端

頭定位精度。該裝置的擺動式擋板自

動避讓鋼筋，確保鋼筋彎曲精度，具

有定位精度高、安全可靠等優(yōu)點。

4.智能彎箍機。集矯直、彎

曲成型、切斷三種功能于一體，

3

鋼筋彎箍，一次成型，加工范圍大，可正反彎曲，彎曲角度180°，固

定切刀可雙面使用，提高使用壽命，降低成本。

5.數(shù)控調直機。采用數(shù)控調直機，保證了在連續(xù)生產(chǎn)的前提下其

他工序照常進行，同時也使規(guī)格多、但規(guī)格數(shù)

量少的作業(yè)變得更方便；而且該設備可以在一

個任務單中設置不同的鋼筋長度，數(shù)控系統(tǒng)會

一次性將所有的不同長度的任務單依次加工完

成，大大提高了工作效率。

2.2.2整體式液壓鋼模板（外模）

箱梁采用液壓式整體模板，通過液

壓系統(tǒng)進行模板就位和拆模；內模采用

鋼模板，應保持平順、接縫密實。

2.2.3龍門吊滑觸線

預制場龍門吊采用滑觸線,降低了龍門吊電

纜在砂槽、卷纜盤中拖拽破損等安全風險,線型

美觀,安全簡便。

2.2.4混凝土智能澆筑設備

通過傳感器（溫度傳感器、定位儀、激光

測距儀等），智能布料機可實現(xiàn)混凝土自

動布料、密實檢測、自動澆筑以及澆筑速

度控制。

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2.2.5預應力張拉設備

預應力智能張拉技術是指采用計算機、通信、控制、液壓等現(xiàn)代

技術對預應力整個張拉過程進行控

制，不受人為因素干擾，全過程按規(guī)

范要求自動完成的預應力張拉工藝。

同時使用無線傳輸技術以及物聯(lián)網(wǎng)技

術自動采集智能張拉系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過

無線網(wǎng)絡實時傳輸至智慧梁場協(xié)同管

理平臺。

2.2.6智能壓漿設備

智能壓漿由自動上料制漿系統(tǒng)、

進漿口測控箱、出漿口測控箱組成，

通過在橋梁預應力管道進出漿口安

裝流量、壓力傳感器、水膠比傳感器，

實時監(jiān)測壓漿流量、壓力及水膠比參

數(shù)，同時通過多參數(shù)控制模型計算，

自動判斷壓滿，自動關閉出漿口閥門

時間，及時準確地關閉出漿口閥門，自動完成保壓，自動完成注漿，

不需人工干預。同時使用無線傳輸技術以及物聯(lián)網(wǎng)技術自動采集智能

張拉系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過無線網(wǎng)絡實時傳輸至智慧梁場協(xié)同管理平臺。

2.2.7智能養(yǎng)生設備

溫濕度雙控自適應智能噴淋養(yǎng)生

控制系統(tǒng)由智能供水系統(tǒng)、噴淋智能控

制中心、梁體LORA溫濕度感知系統(tǒng)、

遠程控制云平臺、噴淋系統(tǒng)等組成。由

噴淋智能控制中心通過每個臺座設置

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的LORA溫濕度傳感器，系統(tǒng)自動感應梁場環(huán)境以及每片梁體的溫

度及濕度。將溫濕度信息自動反饋至智能控制中心，根據(jù)噴淋養(yǎng)生控

制模型，自動循環(huán)噴淋，遠程監(jiān)控云平臺可以實時遠程監(jiān)控，異常預

警。噴淋養(yǎng)生數(shù)據(jù)實時采集、記錄存儲、無線數(shù)據(jù)傳輸。

2.2.8智能振搗設備

智能振搗設備由PLC控制系統(tǒng)、變

頻器、高頻附著式振搗器和遠程監(jiān)控系

統(tǒng)等組成。系統(tǒng)實時采集振搗頻率、激

振力、振搗時間等振搗參數(shù)并進行優(yōu)化

控制，確保振實后的梁件外表光滑，氣

泡、縮空明顯減少。可節(jié)約成本，加快

工程進度，提高工程質量。

2.2.9安全環(huán)保智能化管控設備

1.安全帽與反光衣智能監(jiān)測

實現(xiàn)施工現(xiàn)場安全帽和反光衣智能監(jiān)測，異常預警。

2.龍門吊安全監(jiān)控

對預制梁場所有龍門吊進行實時監(jiān)測，保證龍門吊運行的安全性。

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同時龍門吊設備采用自動夾軌器。自動夾軌器可自動將門式起重

機鎖定在軌道上，以防

止受意外推力時而滑

動；夾軌器在大車行走

狀態(tài)自動開啟，其它狀

態(tài)自動夾緊。在不改變

原機操作動作的前提

下，通過PLC系統(tǒng)將起

重機行走機構的行走與

停止、制動器的開啟與制動、夾軌器的開啟與夾緊等動作實行自動控

制,提高了整機穩(wěn)定性及安全性。

3.料倉噴霧除塵智能控制。

通過安裝智能化除塵噴霧設備，實現(xiàn)對拌合站料倉噴霧除塵智能

控制。宜在料倉口安裝噴霧系統(tǒng)，以利于砂石料含水量控制。

4.智能環(huán)境監(jiān)測

通過安裝環(huán)境監(jiān)測設備，對施工場地內的環(huán)境進行24小時監(jiān)測。

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配合場地內的除塵噴霧設備，改善施工區(qū)域的作業(yè)環(huán)境，做到文明環(huán)

保施工。

2.3軟件系統(tǒng)

智慧梁場軟件系統(tǒng)主要包括：智慧梁場生產(chǎn)智能管控系統(tǒng)、智慧

梁場監(jiān)管預警系統(tǒng)及智慧梁場大數(shù)據(jù)中心。主要功能包括原材料智能

管控、試驗檢測智能管控、鋼筋加工智能管控、混凝土智能管控、工

序生產(chǎn)智能管控、質檢與評定智能管控、振搗智能管控、養(yǎng)生智能管

控、張拉壓漿智能管控、安全及人員智能監(jiān)控、二維碼智能溯源、梁

場信息智慧發(fā)布系統(tǒng)等。

2.3.1原材料智能管控

工地無人值守地磅稱重系統(tǒng)和原材料管控系統(tǒng)。工地無人值守地

磅稱重系統(tǒng)具有車輛自動出入管理、自動稱重數(shù)據(jù)判斷采集、數(shù)據(jù)共

享、遠程傳輸?shù)裙δ?，能有效、實時地采集現(xiàn)場原材料的進場信息。

實現(xiàn)原材料的入庫和出庫智能化管理。

2.3.2試驗檢測智能管控

實時采集壓力機、萬能機試驗數(shù)據(jù)，對試驗室養(yǎng)生進行監(jiān)控。試

驗數(shù)據(jù)自動分析處理，自動生成報表。

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2.3.3鋼筋加工智能管控

鋼筋加工自動化設備和鋼筋焊接機器人，實現(xiàn)鋼筋加工自動化和

焊接自動化。同時要求設備具有聯(lián)網(wǎng)功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的在不同設備間

的傳輸交換?，F(xiàn)對鋼筋的生產(chǎn)加工過程進行智能管控，實現(xiàn)從鋼筋需

求—鋼筋制作加工—鋼筋半成品出庫—現(xiàn)場安裝綁扎全過程動態(tài)跟

蹤，歷史溯源。

2.3.4混凝土智能管控

混凝土質量管控主要包括混凝土生產(chǎn)監(jiān)控、運輸監(jiān)控、澆筑監(jiān)控、

檢測監(jiān)控等。實時采集監(jiān)控混凝土生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，主要包含生產(chǎn)配合

比、攪拌時間等。以及澆筑工程名稱和部位，全程監(jiān)管。

2.3.5工序生產(chǎn)智能管控

根據(jù)制梁工序，生產(chǎn)管理人員可以快速實現(xiàn)梁板生產(chǎn)任務下發(fā)、

施工、驗收、溯源等功能，并對制梁關鍵工序的質量指標進行管控。

2.3.6質檢與評定智能管控

對梁板實體質量檢驗智能管控。工程劃分基礎數(shù)據(jù)單位工程、分

部分項工程管理；質檢表與工序智能管理；質檢與評定表數(shù)據(jù)處理與

自動生成管理；質量評定標準智能管理；質檢資料統(tǒng)計與智能追溯；

試驗檢測數(shù)據(jù)與質檢數(shù)據(jù)共享，一體化集成管理。

2.3.7混凝土智能澆筑管控

實現(xiàn)混凝土澆筑的自動布料、密實檢測、自動澆筑以及澆筑速度

控制。

2.3.8智能振搗管控

系統(tǒng)實時采集振搗頻率、激振力、振搗時間等振搗參數(shù)并進行優(yōu)

化控制。

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2.3.9智能養(yǎng)生管控

養(yǎng)生智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)溫度和濕度雙控，實時采集養(yǎng)生溫度、

濕度，噴淋時間和噴淋間隔時間等，及時預警。

2.3.10智能張拉壓漿管控

實時采集預制梁張拉壓漿數(shù)據(jù)，實時監(jiān)控張拉力和伸長量，壓漿

壓力、水膠比、流量、保壓壓力、保壓時間等參數(shù)，異常預警。

2.3.11安全智能監(jiān)控

龍門吊和人員監(jiān)控及視頻安全智能分析，自動識別安全隱患，及

時預警。

2.3.12二維碼智能朔源

實現(xiàn)預制梁編號、何時澆筑、何時張拉、壓漿、負責人是誰等全

過程管理。

2.3.13LED梁場信息智慧發(fā)布系統(tǒng)

通過LED梁場信息智慧大屏，及時顯示梁場生產(chǎn)情況，如共計

多少片梁，已經(jīng)澆筑了多少片，張拉壓漿完成了多少片，設計存梁多

少片，已經(jīng)存梁多少片，施工工人多少人等信息。

2.4設備要求

2.4.1智能張拉設備

1.精確控制有效預應力力值大小，準確、實時測量預應力鋼筋伸

長量，實現(xiàn)張拉過程智能控制。

2.保證張拉同步、停頓點、加載速率、持荷時間等張拉過程要

素完全符合規(guī)范要求，有效確保和提高預應力張拉施工質量。

3.設備應具有自動控制和手動控制兩種控制方式，并能繪制力

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—時間、位移—時間曲線，在控制方式之間應能實現(xiàn)無沖擊切換。

4.張拉數(shù)據(jù)歷史追溯。自動保存張拉數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)計分析和生

成張拉報表，可歷史追溯。

5.具有傳感器和采集系統(tǒng)直接采集張拉實時數(shù)據(jù)和聯(lián)網(wǎng)上傳數(shù)

據(jù)功能。

2.4.2智能壓漿設備

1.須安裝水膠比傳感器和流量傳感器等，實時監(jiān)測漿液水膠比、

流量、壓漿壓力、保壓時間、保壓壓力五大參數(shù)，異常自動報警。

2.實現(xiàn)壓漿全過程智能控制，精確控制漿液水膠比、流量、壓

漿壓力、保壓時間、保壓壓力。

3.自動判斷壓漿飽滿程度，自動關閥，自動保壓。排除壓漿過

程中關閥及保壓的人為因素影響。

4.壓漿數(shù)據(jù)歷史追溯。自動保存壓漿數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)計分析和生

成壓漿報表，可歷史追溯。

5.具有傳感器和采集系統(tǒng)直接采集壓漿實時數(shù)據(jù)和聯(lián)網(wǎng)上傳數(shù)

據(jù)功能。

2.4.3混凝土智能澆筑設備

1.基于數(shù)字仿真技術、智能機器人、智能傳感、智能識別、精

準定位等前沿高新技術，實現(xiàn)智能混凝土精準布料。

2.無線和有線兩種方式遙控移動臂架進行混凝土布料，可360

度旋轉布料，也可上下類似手臂一樣靈活

3.通過自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)自動澆筑以及澆筑速度控制。

4.通過密實度自動檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)澆筑質量控制。

5.具有傳感器和采集系統(tǒng)直接采集澆筑實時數(shù)據(jù)和聯(lián)網(wǎng)上傳數(shù)

據(jù)功能。

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2.4.5智能振搗設備

1.實現(xiàn)振動頻率、激振力和振動時間等工藝參數(shù)自動調控優(yōu)化。

2.實現(xiàn)振搗的精確智能控制。自動精確控制每個振搗器的振動

頻率、激振力和振動時間等工藝參數(shù)。

3.實現(xiàn)振搗的遠程實時監(jiān)控預警。通過互聯(lián)網(wǎng)和傳感技術實時

采集振搗的原始數(shù)據(jù)，異常情況及時報警，實現(xiàn)振搗全過程遠程監(jiān)督。

4.實現(xiàn)振搗記錄的歷史追溯。通過二維碼及云平臺技術，快速

隨時隨地查詢每片梁振搗歷史記錄。

5.具有傳感器和采集系統(tǒng)直接采集振搗實時數(shù)據(jù)和聯(lián)網(wǎng)上傳數(shù)

據(jù)功能。

2.4.6智能養(yǎng)生設備

1.每個臺座設置獨立的溫濕度傳感器，實現(xiàn)溫濕度雙控的噴淋養(yǎng)

生精確智能控制。根據(jù)采集的溫濕度，根據(jù)養(yǎng)生規(guī)范要求，自動精確

控制噴淋頻率和噴淋時間。

2.實現(xiàn)“全自動、無人值守、無死角”的智能噴淋養(yǎng)護。在預應力

橋梁養(yǎng)生過程中，通過自動感知梁體溫度、濕度進行智能控制，控制

噴淋設備啟停，智能調節(jié)噴淋的時長和周期，使混凝土表面保持充分

濕潤，提高了預制梁的梁體強度。

3.實現(xiàn)噴淋養(yǎng)生的遠程實時監(jiān)控預警。通過互聯(lián)網(wǎng)和傳感技術實

時采集噴淋養(yǎng)生的原始數(shù)據(jù)，異常情況及時報警，實現(xiàn)噴淋養(yǎng)生全過

程遠程監(jiān)督。

4.實現(xiàn)噴淋養(yǎng)生記錄的歷史追溯。通過二維碼及云平臺技術，快

速隨時隨地查詢每片梁噴淋養(yǎng)生歷史記錄。

5.具有傳感器和采集系統(tǒng)直接采集養(yǎng)生實時數(shù)據(jù)和聯(lián)網(wǎng)上傳數(shù)

據(jù)功能。

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2.5智慧梁場智能管控關鍵數(shù)據(jù)要求

為保證梁場質量安全相關數(shù)據(jù)的真實性、完整性、準確性，按規(guī)

定的頻率直接采集原始數(shù)據(jù)和實時上傳，防止修改。智能管控關鍵數(shù)

據(jù)如下：

1.原材料智能管控：物料名稱、入庫數(shù)量、入庫時間

2.鋼筋加工智能管控：鋼筋入庫數(shù)量、入庫時間

3.混凝土智能管控：混凝土配合比、各拌合集料數(shù)據(jù)、攪拌時間、

澆筑部位

4.試驗室智能管控：試件（原材料）名稱、取樣地點、試件尺寸、

力值、時間

5.質檢與評定智能管控：質檢表數(shù)據(jù)、評定表數(shù)據(jù)、填報時間

6.智能振搗管控：振搗頻率、激振力、激振時間

7.智能養(yǎng)生管控：溫度、濕度，噴淋開始時間，噴淋結束時間

8.智能張拉管控：張拉力、伸長量、停頓點、持荷時間

9.智能壓漿管控：實時壓漿壓力、水膠比、流量、保壓壓力、保

壓時間

10.智能澆筑管控：澆筑位置、澆筑速度、澆筑量

11.安全智能監(jiān)控：龍門吊起重量、起升高度、行程

2.6智慧梁場配置要求

表2.1智慧梁場硬件、軟件配置一覽表

預制梁場規(guī)模（梁片數(shù)）備注

類別配置內容

≤500500-1000≥1000本配置

智能張拉√√√為智慧

硬件智能壓漿√√√梁場基

要求智能振搗√√√礎配

智能養(yǎng)生√√√置，示

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數(shù)控鋼筋加工設備√√√范性梁

焊接機器人√場可以

液壓模板√√在此基

智能澆筑√礎上增

龍門吊滑觸線√√加配置

龍門吊安全監(jiān)控√√√

除塵智能控制√√

LED智慧大屏√√√

軟件智慧梁場云平臺及

√√√

要求監(jiān)管系統(tǒng)

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3隧道機械化施工

當前國家基礎建設方興未艾，工程規(guī)模越來越大，技術難度也越

來越高。施工面對如何保證工程質量、提高安全系數(shù)、改善作業(yè)環(huán)境、

降低作業(yè)強度、提升作業(yè)工效、有效節(jié)約資源等施工中的重點和難點，

傳統(tǒng)、粗放的“人海戰(zhàn)術”已無法應對，而通過隧道機械化施工能有效

地解決這些問題，并即將成為新形式下隧道施工的主流。

3.1大型機械化配套設備配置

項目基本配置大型機械化使用工序

風鉆開挖

三臂鑿巖臺車

風鉆錨桿、超前支護

混凝土濕噴機混凝土濕噴機械手噴射混凝土

多功能臺架鋼拱架安裝臺車鋼架安裝

仰拱棧橋自行式仰拱棧橋——

主要設備

防水板鋪設、二襯鋼

多功能臺架防水板自動鋪設臺車

筋

模板臺車拱墻二襯混凝土

全弧模板（與自行式仰

仰拱模板臺架仰拱二襯混凝土

拱棧橋配套）

溝槽模板溝槽移動模架溝槽混凝土

表3.1隧道常規(guī)設備施工與大型機械化配套施工設備對比表

1.三臂電腦式鑿巖臺車是目前隧道施工中較常用大型機械化設

備。鑿巖臺車可用施作炮眼、錨桿孔、超前鉆孔工序，適用于全斷面，

大斷面施工時效率提高尤為明顯。

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2.傳統(tǒng)鋼拱架架設完全依靠人工的方法，工作效率較為低下，鋼

拱架安裝臺車大大提高了鋼架架設的機械化程度，可一次立多榀鋼

架，適用于全斷面，節(jié)約初期支護的施作時間，對提高施工進度較為

有利。

3.濕噴機械手由濕噴機、蠕動劑量泵和噴射機械臂裝在輪式汽車

底盤上，噴射混凝土一般可達15-30方/h。在圍巖條件較好的全斷面

法段采用時效果較好，短臺階法也可適用。

4.自行式仰拱棧橋由主體結構、行走系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)

四部分組成。棧橋自帶液壓和行走系統(tǒng)，可自行實現(xiàn)洞內縱向移動，

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移動時不需要借助挖掘機，方便施工，棧橋剛度大，確保洞內車輛運

輸及仰拱施工人員安全，棧橋跨度大，每循環(huán)施工長度大，有效提高

施工工效，加快仰拱施工進度。

仰拱全環(huán)弧形?？杀ＷC襯砌輪廓和縱向施工縫完全符合設計要

求，減少作業(yè)人員的勞動強度，保證工程施工質量并加快仰拱施工速

度滿足步距要求。

5.防水板自動鋪設臺車由走行系統(tǒng)、主體臺架、鋪設軌道、鋪設

小車、扇形活動支撐以及液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)組成。主體臺架底部鉸

接在行走箱體上，鋪設軌道和扇形活動支撐通過連接鋼筋板固定在主

體臺架上，工作平臺和人行平臺栓接在主體臺架四周。防水板自動鋪

設臺車可減少作業(yè)人數(shù)、降低勞動強度、提高鋪設質量，部分防水板

自動鋪設臺車具有二襯鋼筋綁扎臺架功能。

6.水溝電纜槽移動模架分電纜槽移動模架和中心水溝移動模架。

電纜槽移動模架根據(jù)電纜槽結構尺寸采用定型模板、門架及行走系統(tǒng)

組裝而成，模架可一次性澆筑12米，施工效率高。中心水溝自行式

整體移動模架：主要包括液壓系統(tǒng)的模板支撐調整機構、模架、模板、

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電氣控制系統(tǒng)和行走系統(tǒng)。采用水平和豎向液壓系統(tǒng)，控制臺車模板

系統(tǒng)準確定位。

3.2設備使用情況

目前桑龍高速公路雷家山隧道為我省在建最長公路隧道，通過大

型機械設備的施工技術應用,確保了高速公路隧道的安全、快速施工,

對公路隧道的機械化推廣具有重要意義。雷家山隧道進口左幅采用大

型機械化配套組織施工，目前全電腦三臂鑿巖臺車及拱架拼裝臺車已

進場，各設備均已運轉正常。雷家山隧道進口左幅從K22+196開始

采用大型機械化施工，與其他隧道施工作業(yè)面相比，大型機械化配套

施工無論是在安全質量還是進度工效等方面均取得顯著成效，具體使

用效果如下：

1.三臂鑿巖臺車

工效方面：雷家山隧道進口左幅三臂臺車于2022年3月1日進

場，3月份設備磨合期不進行工效對比。4月份比對情況分析，平均

每循環(huán)節(jié)約時間19分鐘，提高工效約9%。本月雷家山隧道進口左洞

圍巖滑層且破碎，鉆桿易卡鉆且外插角度因圍巖破碎造成角度偏移，

致使工效受到一定影響。圍巖較好時預計工效可提升20%以上。4月

份每日開挖循環(huán)對比如圖：

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4月份三臂臺車每日開挖循環(huán)時間對比

安全方面：與傳統(tǒng)人工作業(yè)相比，鑿巖臺車掌子面配置5人(隊

長1人，操作手2人，配合2人)，人工鉆爆需配置15人，鑿巖臺車

操作平臺上面有安全頂棚保證人員安全，降低了作業(yè)過程中掉塊、噪

音、有害氣體、機械傷害等帶來的人身傷害風險。

質量方面：相比較人工鉆爆，鑿巖臺車炮孔布置根據(jù)圍巖情況動

態(tài)調整很好的控制了鉆爆孔的間距、鉆眼角度，提高了光爆效果，同

時對于錨桿、管棚、小導管和鎖腳錨桿等的施工質量有顯著提高。鑿

巖臺車兼做錨桿鉆機使用，能有效解決人工操作拱頂錨桿角度限制，

確保錨桿施做質量。

2.拱架安裝機

功能工效方面：實現(xiàn)了全自動抓舉大斷面鋼架并定位安裝;實現(xiàn)

了鋼架精準定位，可一次立多榀鋼架，節(jié)約初期支護的施作時間;具

備全方位施作系統(tǒng)錨桿、鎖腳錨桿、超前小導管的鉆孔、安裝的功能;

配合機械化成孔注漿施工、實體無損檢測、裝藥等。Ⅳ及圍巖傳統(tǒng)人

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工每循環(huán)立架時間約210min，拱架安裝機可一次立多榀，每循環(huán)立

架時間平均節(jié)約85min，提高工效40%。拱架安裝機每臺配置6人(司

機1人，操作手及配合5人)，傳統(tǒng)臺架人工安裝需配置13人，人工

少、勞動強度低。

安全方面：拱架安裝機與傳統(tǒng)臺架相比，采用遙控操作，施工人

員可以站立初噴面下，遠離了高危區(qū)域，安全性高，提高了作業(yè)人員

的安全性。

質量方面：拱架工廠化作業(yè)，提前拼裝好，半成品質量得到有效

保障，大幅度提高了鋼拱架的整體剛度及安裝精度。

拱架工廠化加工拱架安裝

3.濕噴機械手

功能工效方面：噴射面積全覆蓋,全部操作采用無線遙控,集行走、

泵送和噴射三大功能于一體,濕噴機械手具有作業(yè)范圍廣，操作靈活,

性能穩(wěn)定，布料均勻，噴射能力強等優(yōu)勢。

安全質量方面：與普通濕噴機作業(yè)相比，減少粉塵對人體的傷害,

作業(yè)環(huán)境好;操作靈活，作業(yè)人員少,由于回彈量的減少，使作業(yè)面的

能見度提高，同時由于濕噴機械手的臂長達10m以上，可有效保障

作業(yè)人員的安全。作業(yè)人員勞動強度低，濕噴機械手自動化程度高。

回彈率降低，普通濕噴機的回彈率為25%左右，而濕噴機械手由于便

于控制噴射角度，保持噴射距離,控制風壓等特點，其回彈率僅為

15%，比普通濕噴機的回彈率降低10%;噴射混凝土表面平整度、噴

射砼強度提高，有效控制了由于初支面不平整帶來的襯砌背后脫空等

質量缺陷。

4.自行式仰拱棧橋+仰拱全弧模板

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功能工效方面：自行式仰拱棧橋及模板澆筑完一節(jié)段后，采用步

履式行走，能夠快速自行至下一澆筑節(jié)段，容易實現(xiàn)仰拱與二襯節(jié)段

施工縫對齊。仰拱棧橋有效作業(yè)長度28米（12m+12m+4m），前一

澆筑節(jié)段12米進行模板對位安裝及砼澆筑的同時，可以對下一澆筑

（12m+4m）節(jié)段進行仰拱綁扎鋼筋、初支施工，可以實現(xiàn)平行作業(yè)，

縮短總體工序時間。自帶整體式鋼堵頭模板，弧形模板、仰拱小邊墻

縱向止水帶專用夾具、一體式中心水溝模板，確保了仰拱施工質量。

通過仰拱弧模依次從下往上逐層澆筑、振搗，弧形仰拱能一次成形，

避免兩側仰拱澆筑時出現(xiàn)冷縫，也避免仰拱與填充不同標號混凝土混

澆。

5.多功能防水板作業(yè)臺車

功能工效方面：該臺車通過提升系統(tǒng)實現(xiàn)防水板鋪設的機械化作

業(yè)；利用扶貼機構將防水板.土工布支撐于隧道面上,使施工更方便;鋼

筋定位裝置可保證環(huán)向鋼筋間距及上下位置符合設計要求。多功能防

水板鋪設臺車的成功研發(fā)及應用，可有效降低作業(yè)人員的勞動強度,

滿足隧道施工機械化作業(yè)要求。

安全質量方面：與普通臺架相比，該臺車施工提高了作業(yè)人員的

防墜安全性,設置有斜步梯，多層可伸縮操作平臺,多采用圓鋼管結構，

突出物較少，平臺高度適宜,兩側有固定的曲拱圈作為臨邊防護，從

一定程度上能夠減少對人員的傷害。施工人員通過可伸縮的平臺，可

直接接觸到圍巖面，另土工布及防水板采用機械攤鋪，速度可控,安

裝平順度控制好，松弛均勻，質量有保證。

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6.電纜槽移動模架

功能工效方面：電纜槽自行式整體移動模架：主要包括液壓系統(tǒng)

的模板支撐調整機構、模架、模板、電氣控制系統(tǒng)和行走系統(tǒng)。采用

水平和豎向液壓系統(tǒng)，控制臺車模板系統(tǒng)準確定位。模板可在橫梁上

進行獨立上下升降，滿足精調精度。立模完畢后連上橫向定距桿確保

溝槽橫向間距保持不變。模架就位、擋頭模安裝固定后進行砼澆筑。

安全質量方面：傳統(tǒng)拼裝模板澆筑電纜槽，溝身線形難以控制，

多為“S”型，拼接處多有錯臺，需人工打磨。且拼裝模板安裝拆除均

耗費大量時間及人工，周轉不便，施工效率極低。采用電纜槽移動模

架立、脫模方便快捷，有效避免邊角混凝土破損，混凝土外觀質量好，

線性直；勞動強度低、工效高、進度快；施工自動化程度高，操作簡

單、實用，不需使用臨時支撐結構和材料，現(xiàn)場施工環(huán)境文明整潔，

施工效率高，成本低。

纜槽移動模架電纜槽成品效果

3.3隧道機械化施工優(yōu)勢

1.遠離危險源：臺車和噴漿機械手操作人員作業(yè)時離掌子面較

遠，且處在初期支護成型段的保護之下，作業(yè)安全提高。

2.安全系數(shù)高：鑿巖臺車操作平臺上面有安全頂棚保證人員安

全，降低了掌子面落石傷人的危險性。

3.改善作業(yè)環(huán)境：鑿巖臺車開挖采用電力作動力，不產(chǎn)生粉塵，

對原有空氣狀況改變不大，清潔無污染。只有一定量的噪音，與風鉆

相比，消除了氣動鑿巖機排氣時發(fā)出的高分貝噪音，噪音比較小，大

大減少噪音對人體的傷害。

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4.降低人員密度：降低了工人的勞動強度，降低了掌子面人員

密度，提高作業(yè)質量和效率。

5.節(jié)能環(huán)保：臺車低耗能，使用電量少，節(jié)約了能源，同時無

三廢排放，符合環(huán)保要求。

3.4隧道機械化配置條件

表3.1隧道機械化施工配置一覽表

類別配置內容適用條件步距要求

2臺階或全斷面開相比傳統(tǒng)步距需增加

三臂鑿巖臺車挖設備操作空間約25m

三臂臺車操作空間考

混凝土濕噴機械手所有隧道慮在內

三臂臺車操作空間考

鋼拱架安裝臺車有鋼架支護的初支

慮在內

機械化

相比傳統(tǒng)步距需增加

自行式仰拱棧橋+仰

預留1環(huán)初支及作業(yè)

拱全弧模有仰拱施工

平臺共計約20m

防水板自動鋪設臺車所有隧道/

溝槽移動模架所有隧道/

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4智慧倉儲

為提升倉儲智能化管理水平，采用物聯(lián)網(wǎng)技術、云技術、RFID、

移動互聯(lián)技術等現(xiàn)代信息技術，構建“智能物聯(lián)網(wǎng)+智慧倉儲”，實現(xiàn)

對物料驗收、進庫、出庫的全過程智能化管理。

4.1建設內容

智慧倉儲與試驗檢測主要包括智能化硬件設備（設施）和軟件系

統(tǒng)。智慧倉儲智能化硬件設備（設施）主要包括：無人值守地磅。

軟件系統(tǒng)主要包括：物料入庫智能管控、物料庫存智能管控、物料

統(tǒng)計智能管控。

試驗檢測智能化硬件設備（設施）主要包括：試件RFID電子芯

片，養(yǎng)生智能監(jiān)控設備，試驗數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測設備DTU，拌合站聯(lián)網(wǎng)

監(jiān)測設備DTU。軟件系統(tǒng)主要通過無線傳感技術、物聯(lián)網(wǎng)技術構建

試驗檢測智能管控平臺，對取樣、試件制作、養(yǎng)生、試驗檢測全過程

智能管控及試驗質檢自動數(shù)據(jù)處理分析、質檢與評定智能管控和混凝

土智能管控，保證試驗檢測的真實性和數(shù)據(jù)的可靠性。主要包括：試

驗數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測與現(xiàn)場檢測智能管控、試驗數(shù)據(jù)自動分析處理與報告

自動生成系統(tǒng)、質檢與評定智能管控、拌合站混凝土智能管控。

4.2智慧倉儲

4.2.1智慧倉儲硬件

采用無人過磅系統(tǒng)后，基本無需司磅人員參與，車輛進入前，紅

外探測識別車輛，信息匹配正確，自動錄入車輛信息，道閘升起，車

輛過磅。全程采用LED顯示屏、語音引導司機完成過磅的整個操作，

高效便捷，在提高企業(yè)效益的同時節(jié)省了至少2批24小時輪班的司

磅員。

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1.自動讀取地磅及電子稱儀表數(shù)據(jù)，且不允許手工修改，防止傳

統(tǒng)驗收過程中人為干預導致的出錯或作弊現(xiàn)象發(fā)生。

2.稱重驗收過程通過拍攝驗收現(xiàn)場視頻及圖片，全程監(jiān)控，對有

企圖人員進行有效震懾。

3.通過對比實際驗收量與

理論換算量、實際驗收量與原始

運單量，及時發(fā)現(xiàn)偏差，并自動

觸發(fā)手機預警，對混凝土虧方、

“瘦身鋼筋”等供應商偷工減料

現(xiàn)象進行有效規(guī)避，并且為做物

資供應商評價提供數(shù)據(jù)參考。

4.通過預警管理查詢項目部產(chǎn)生的所有預警信息，如稱重物資重

量超出允許偏差范圍、連續(xù)

多天未收料、收料過程網(wǎng)絡

或者視頻監(jiān)控異常、車輛皮

重超過允許偏差范圍等，并

可以對這些預警信息進行及

時處理，避免進場驗收環(huán)節(jié)

由于供貨不合格、人為作弊等造成的不必要的損失。

5.通過紅外柵欄防止車輛不完全上磅導致的材料損失。

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6.通過互聯(lián)網(wǎng)技術

打通物資稱重驗收區(qū)、

卸料驗收區(qū)及項目辦公

區(qū)域、公司辦公區(qū)域數(shù)

據(jù)流通，讓現(xiàn)場發(fā)生的

驗收過程一目了然。

4.2.2智慧倉儲軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)主要包括：物料入庫智能管控、物料庫存智能管控、

物料統(tǒng)計智能管控。

1.物料入庫智能管控

提供物資臺賬管理功能、提供物資進場驗收功能、提供物資稱重

計量功能、提供物資驗收通過移動設備點驗功能。

2.物料庫存智能管控

提供物料領用申請功能，提供發(fā)料功能。

3.物料統(tǒng)計智能管控

提供庫存盤點功能、提供庫存臺賬功能，提供物料采購計劃功能，

提供物料統(tǒng)計、分析、查詢功能。

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5智能壓實

5.1主要建設內容

瀝青路面施工作業(yè)時，傳統(tǒng)的施工和檢測方法難以有效的保障攤

鋪壓實質量和安全，仍然存在質量評價指標準確性欠缺、攤鋪壓實工

藝控制客觀性不強、質量缺陷處理難度大、質量監(jiān)管模式落后、壓路

機施工安全性難以保證等難題。為破解這些難題，必須充分利用移動

互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計算、GIS等技術，解決攤鋪碾壓作業(yè)

過程中“人、機、場景”之間的無障礙連接，構建智能攤鋪、智能壓實、

壓路機智能防撞管控系統(tǒng)，實現(xiàn)項目管理的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化。

系統(tǒng)的使用能夠為施工參與者提供精準的數(shù)字化施工指導，也為各級

管理者打造一個“現(xiàn)場指揮中心”。通過該系統(tǒng)可以及時準確了解工地

現(xiàn)場的狀況，有效提高精細化管理水平和項目管理的效率，降低成本

及施工事故發(fā)生率，保證施工質量、安全和進度。

智能壓實主要建設內容包括：攤鋪智能管控、碾壓智能管控、壓

路機智能安全防撞。

5.2智能設備設施

5.2.1攤鋪智能管控設備

本系統(tǒng)利用北斗定位技術和傳感器監(jiān)控攤鋪機的位置、溫度、速

度等數(shù)據(jù)，使用機載平板展示實時的數(shù)據(jù)，指導現(xiàn)場施工；通過監(jiān)控

平臺和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，準確掌握現(xiàn)場施工狀況，實現(xiàn)對攤鋪過程的精

細化管控。

攤鋪智能管控設備主要有高精度北斗采集站、車載平板電腦、紅

外溫度傳感器、數(shù)據(jù)傳輸裝置等組成，如圖5.1。

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圖5.1攤鋪智能管控設備組成

5.2.2碾壓智能管控設備

系統(tǒng)采用三星座GNSS定位模塊通過網(wǎng)絡RTK技術精確定位壓

路機的實時三維坐標、數(shù)字式傳感器實時測量壓路機的振動頻率、紅

外溫度傳感器實時監(jiān)測路面的碾壓溫度，采集的數(shù)據(jù)通過移動互聯(lián)網(wǎng)

發(fā)送至遠程數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心通過處理、存儲、分析和可視化建模，

形成可視化、動態(tài)化的碾壓狀態(tài)視圖。壓路機手可通過車載終端實時

引導施工，質量管理人員可通過監(jiān)控終端實時查看當前的碾壓狀態(tài)和

碾壓結果。

碾壓智能管控設備組成：遠程數(shù)據(jù)中心、手機App、監(jiān)控終端、

數(shù)字振動傳感器、紅外溫度傳感器、一體化智能終端平板、RTK基

準站、網(wǎng)絡傳輸模塊。

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圖5.2碾壓智能管控設備組成

5.2.3壓路機安全防撞設備

本系統(tǒng)利用毫米波雷達技術，實現(xiàn)主動安全防護和被動安全防

護。該系統(tǒng)實現(xiàn)10米障礙檢測，根據(jù)設定的安全距離自動剎車，實

現(xiàn)主動安全防護的功能，同時具有五級安全預警、聲光報警提醒駕駛

員減檔降速、聲光警示危險區(qū)域人員及時避讓等被動安全防護措施。

在視野盲區(qū)、視線不好、駕駛員注意力不集中、夜間施工等情況下，

可有效避免施工過程中的安全事故。

路面壓路機安全防撞設備由雙向毫米波雷達、智能終端、控制器、

LED警示屏、制動控制器、高分貝喇叭組成。

圖5.3壓路機安全防撞設備

5.3系統(tǒng)功能

5.3.1攤鋪智能管控子系統(tǒng)

（1）攤鋪機智能管控主要監(jiān)控參數(shù)有：位置、速度、溫度、在

線視頻；

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（2）該子系統(tǒng)采用北斗高精度定位獲取攤鋪機的實時三維位置，

經(jīng)過坐標轉換與路段樁號進行關聯(lián)并展示在系統(tǒng)平臺、機載平板上；

（3）采用非接觸式溫度傳感器采集瀝青攤鋪溫度；

（4）采用4G高清攝像頭監(jiān)控施工前場實時動態(tài)；

（5）采集的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸裝置發(fā)送至遠程數(shù)據(jù)中心，攤鋪

機操作手可通過機載平板實時查看施工位置、速度、攤鋪溫度等數(shù)據(jù)，

施工管理者、監(jiān)理、業(yè)主等可通過手機、電腦等實時查看當前的攤鋪

狀態(tài)和現(xiàn)場施工畫面；

（6）能夠設置和顯示攤鋪機的攤鋪寬度；

（7）能夠將攤鋪機的軌跡畫面和視頻監(jiān)控畫面分屏展示同一個

窗口界面。

圖5.4攤鋪智能管控

5.3.2碾壓智能管控子系統(tǒng)

（1）實時監(jiān)控

系統(tǒng)可顯示當前登錄人所轄壓路機清單，點擊可在地圖上顯示當

前壓路機的碾壓軌跡、速度、高程、振動信息、鄰近壓路機的相對位

置。使用不同顏色表示不同的碾壓遍數(shù)，顏色支持使用者自定義。

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圖5.5碾壓管控顯示界面

（2）指導施工

施工作業(yè)人員可通過監(jiān)控終端或機載平板實時查看施工狀態(tài)數(shù)

據(jù)，指導壓路機碾壓行進軌跡，避免超壓、欠壓、超速、低溫等不規(guī)

范作業(yè)行為。

（3）遠程監(jiān)管

施工管理者能夠通過手機、平板上的專用軟件或電腦來登錄本系

統(tǒng)，獲取壓路機的實時工作狀況，如碾壓遍數(shù)、振動、速度等信息。

也可查看或回放歷史施工碾壓信息，瀏覽并下載施工報告。可通過定

位功能查看當前所在位置的碾壓數(shù)據(jù)信息。

圖5.6智能壓實遠程監(jiān)管界面

（4）作業(yè)報告

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壓實作業(yè)結束后，系統(tǒng)自動對當前工作面的壓實施工質量進行評

估，自動生成壓實質量報告，并對項目所有質量報告進行歸檔存儲，

形成可永久保存、可追溯查詢的電子檔案。

圖5.7智能壓實監(jiān)控報表

（5）智能分析與預警

智能感知壓路機施工區(qū)域地理信息（位置、路段特征等），自動

計算碾壓遍數(shù)，圖形化展示壓實結果；通過大數(shù)據(jù)分析，自動推送質

量預警信息。

圖5.8智能分析與預警界面

（6）交付成果

32

1）壓路機壓實監(jiān)控周報、月報；

2）壓路機壓實監(jiān)控總結報告；

3）壓實質量檔案，包括作業(yè)面的場地環(huán)境和壓路機械信息記錄；

4）系統(tǒng)消息記錄統(tǒng)計；

5）系統(tǒng)預警情況統(tǒng)計；

6）壓實監(jiān)控報表。

5.3.3壓路機智能安全防撞子系統(tǒng)

（1）毫米波雷達精準檢測障礙物

通過毫米波雷達技術，壓路機前后障礙物檢測距離分別達到10

米。檢測范圍內能夠五段式分級預警，各段的檢測距離支持設置。

（2）聲光報警提醒

通過毫米波雷達不間斷發(fā)送接受信號，判斷危險源危險等級，通

過駕駛室內智能終端給出相應的聲光報警信號，提醒駕駛員降檔減

速、注意觀察；壓路機前后LED聲光報警警示危險區(qū)域人員及時避

讓。

（3）主動剎車防撞

當危險源的危險等級大于設定值，自動觸發(fā)剎車控制器對壓路機

制動，避免碰撞事故。

圖5.9壓路機智能安全防撞

33

5.4智能壓實設備配置要求

表5.1智能壓實硬件、軟件配置一覽表

類配置適用管控關鍵數(shù)據(jù)要求

備注

別內容設備水穩(wěn)基層瀝青面層

適用于各

攤鋪機的位置、樁

攤鋪智攤鋪機的位置、樁號、種型號、類

攤鋪機號、攤鋪溫度、攤鋪

能管控攤鋪速度、視頻畫面型攤鋪機

速度、視頻畫面

械

壓路機的位置、碾壓

硬壓路機的位置、碾壓適用于各

碾壓智遍數(shù)、碾壓速度、碾

遍數(shù)、碾壓速度、碾種型號、類

件能管控壓路機壓溫度、碾壓機械振

壓機械振動狀態(tài)型壓路機

動狀態(tài)

壓路機前后障礙物距離、聲前后障礙物距離、聲適用于各

智能安壓路機光報警級別、車輛行光報警級別、車輛行種型號、類

全防撞進方向、剎車泵狀態(tài)進方向、剎車泵狀態(tài)