小编语
From The Editor
日本作为地下工程领域的 传统大国，在2022年依旧保持着强劲的创新势头。去年，日本的地下工程界出现了诸多在隧道施工工艺、自动化与智能化方面的技术开发与应用， 相信这些创新技术将有助于解决日益严峻的劳动力短缺问题。
本期，就让我们继续回顾在过去的2022年中，日本同行们的各种技术创新吧！
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快速回顾技术详情！
隧道施工技术
日本的各种隧道工法创新一直备受国际隧道业界的关注，在今年也有不少新工法得到了改进和推广。
用于洞门防水的新型止水构件
为消除双圆盾构机的洞门始发风险，东京下水道工程应用了一种基于推入止水构件(覆盖模拟管片)的工法—— H&V盾构的洞门防水技术 。
可分离式双圆盾构机（H&V盾构工法）
这种工法采用了一个与盾构机形状几乎相同、上下一体的止水构件(覆盖模拟管片)套在管片上，并随着盾构机的掘进，将止水构件留在洞门的规定位置，从而达到防止渗漏水发生的目的。
止水构件构造
可切割金属障碍物的顶管施工技术
为了实现高效环保的非开挖顶进，日本研发了一种可以 切割金属障碍物的顶管工法——Milling-mole工法 。
工法原理图
该工法所用的特殊顶管机内置了切削障碍物的专用特殊刀具，遭遇障碍物时通过特殊伸缩管伸出，对其进行切削。 此技术在近期的发展中，还集成了电磁波探测和特殊注浆管，保证设备能够提前发现障碍物，并在切割金属过程中不会造成沉降。
电磁波探测系统
小直径顶管-盾构联合式工法
为应对长距离、急曲线、复杂地层、小直径竖井始发等相关工况。日本技术企业开发了一种顶管-盾构联合式工法——
盾构与顶管间切换段使用的特殊管节
这种工法能够同时利用顶管和盾构两种工法的优点并弥补其缺点，在难以采用顶管施工的区段，无需竖井就能够切换为盾构工法。 在日本枚方市雨水管道工程的应用中，虽然造成了工期上的滞后，但是施工精度较高。
工程应用
液化地基加固工法
日本4家公司联合开发了一种新的 地基加固工法——“TS-improver?” ， 通过该工法可以实现低噪音、低振动的地基加固施工，最大程度降低施工对周边环境与附近居民的影响。
这是一种采用底部供料方式以建造大直径桩（800mm）的低噪音低震动地基加固法。由履带式起重机吊起安装在套管顶端的高频振动机，在其自重和振动的作用下贯穿地面后，将回收的碎石作为填充材料从顶部喷出，一边通过振冲器振动地面，一边向地基中填充材料以形成加固桩。
小编评价 ：
随着隧道工程工况变得愈加复杂，日本隧道业界为应对恶劣工况做出了不少工法创新，并在实际应用中对这些工法不断完善改进，最终成为提高隧道施工效率的利器。
智能化技术
2022年，日本依旧在大力研发隧道工程中的各种 智能化施工技术，并为智能化施工普及后可能遭遇的问题做了提前准备。
盾构方向预测系统
日本奥村组开发了一款 AI盾构方向 预测系统 ，其在日本东京千代田干线工程中成功应用，仅工作2年的年轻工程师也能“轻松驾驭”复杂工况，确保盾构安全掘进。
奥村组开发的AI盾构方向预测模型，是通过让AI学习盾构掘进过程中测量得到的各种数据，实现高精度的方向预测。另外还通过输入和模拟盾构机操作，开发了一项方向优化控制辅助系统。
盾构掘进方向控制辅助系统
西松建设在2022年公布了他们的新型 盾构掘进方向控制辅助系统 。 这套系统可以可以数值化熟练作业人员的操作技术，使用AI模型来辅助盾构机掘进方向控制，目前该系统已被引入日本的盾构施工现场。
系统概要
这套新系统可以测量和计算盾构机的位置和姿态（掘进方向和倾斜度），准确掌握与计划线形的偏差。 在运行过程中，该系统可以分析出最佳操作，并将其呈现给操作员。因此，没有丰富经验的作业人员也可以进行操作。另外，AI模型还能提高挖掘精度和施工质量。
系统UI界面
施工现场图纸映射
大成建设开发了一种名为 “T-iDigital MARKING”的新技术 ，利用投影映射（Projection Mapping）将设计图纸等数据准确地投射到施工现场的地面上。
大成建设独立研发了“图像校正技术”，可以准确地纠正投影时发生变形的图像。因此，该系统能够精确地在地面上显示图纸，确保从2m外的投影仪投射出图像精度在±2mm以内。
工地通讯网络安全对策
伴随着智能化和自动化施工的发展，越来越多的工程机械和监测仪器接入了通讯网络。而接入网络就意味着可能遭受权黑客侵袭。高度智能化的工程机械被黑客控制后，很可能导致死亡事故等重大惨剧。为此， 日本竹中工务在2022年开始 筹备组建网络安全对策小组，计划在2023年春季正式成立 。
依赖通讯网络的远程操作系统
网络安全对策小组将会通过VPN（虚拟专用网络）、防火墙等技术对常用的网络攻击进行防范，并 将事先审查物联网架构的安全性，在后期安装时加强安全设定；电磁屏蔽类干扰技术也在开发之中。
电磁屏蔽技术实验室
小编评价 ：
日本的技术人员在推进智能化技术发展的同时，也不忘防范于未然，提前开始研究应对网络攻击的方式和技术，这种创新思路值得我们参考。
衬砌施工与管理技术
衬砌施工也是隧道建设中不可或缺的重要一环，日本企业在隧道衬砌的施工方面创新不断，应用了不少自动化技术。
管片自动化运输和管理
使用16m级盾构施工的东京外环线 工程中应用了 管片自动化运输系统 ，实现了管片从入库到出库的全自动化运作。
完全自动化的运输系统
利用多种先进传感器，工程中的起重机能够自行定位并抓起管片，并通过姿态感知系统和磁探测传感器自动对抓起的管片进行姿态校正。
管片抓取装置
管片自动化管理系统
自动化运输系统需要自动化管理系统的配合才能发挥最大功效，日本横滨湘南隧道就 通过“编码+OCR识别”的方式构建了一套自动化管理系统 。
ORC识别
基于ORC识别的系统无需另行增加标注和配备专用识别器，可直接对文字识别进行读取，配合数字化库管系统，实现了管片的自动化管理。
保管场所的示例
防水卷材铺设系统
日本大林组为提升隧道防水卷材的铺设效率，设计实验了一种被称为 “松弛长卷材系统”的防水卷材铺设工法 。
该系统借助隧道模板台车，将无纺布和防水卷材分开铺设，并借助IH熔接法进行固定，以此节约人工。通过“松弛长卷材系统”，隧道圆周方向原需要采用钉子固定卷材的作业工作量将减少约二分之一，施工速度提升近2倍。
混凝土自动化管理系统
FORUM8和西松建设开发了 一 套 混凝土浇筑管理系统 ，可以根据混凝土未浇筑部分的面积自动计算出最终所需的混凝土调整量，不仅提高了效率，减少了浪费，还能减少现场技术人员的人数。
工作人员只需要在电子设备上的施工图纸中圈出未浇筑的区域，系统会计算出该区域的混凝土体积，并自动得出最终所需的混凝土调整量。
喷射混凝土自动控温和管理系统
为解决低温环境喷射混凝土拌合问题，日本原商联合飞岛建设开发了 一种能够自动控制混凝土的拌和温度，使其保持性能稳定的拌合系统 。
管理系统构造
拌合过程中的混凝土温度通过数字辐射温度传感器以无接触方式测得。当需要调整温度时，系统会自动激活蒸汽喷射设备，加热传送带上的细骨料和粗骨料，以此来准确控制温度，过程无需人工干预。
温度控制过程
钢架支护的工作面无人施工系统
日本户田建设开发了一套 用于隧道工程钢架支护架设的工作面无人施工系统 ，提高了隧道施工的安全性和生产效率，减少了所需的人力。
应用测试现场
该系统是在一体式喷射台车的基础上进行了改良，由一名操作人员远程控制钢架支护的架设、接头的连接和定位，实现了隧道工作面的无人化施工。
小编评价 ：
隧道衬砌施工与自动化技术结合，能够在提升效率的同时节省人工。 但自动化施工的创新发展绝非易事，需要大量经验和技术的累计，期待未来地下工程领域在自动化施工方面的进一步发展！
材料创新
除了衬砌的施工技术外，各类施工新材料与成型技术也是 日本工程界的热门话题，包括各类新型混凝土，3D打印技术等， 具有快速成型、技便捷、高效和无需模具等优势。
3D打印制造预制混凝土的外壳
日本大林组与Hume公司合作，成功地将 3D打印技术应用在了预制混凝土砌块的制造上 。3D打印制造预制混凝土的外壳可以代替钢模板，生产商不再需要制造、组装和拆除钢制模板，节省了劳动力，缩短了预制混凝土的生产流程，降低了生产成本。
3D打印现场
3D打印机可以直接根据设计图生成机器人的控制信息，能够建造需要复杂模板和多种模板的结构。大林组已经证实了使用这种模板的预制混凝土与用传统方法生产的预制混凝土的强度相同。
现场直接打印并塑形混凝土结构
岐阜大学和日本技术企业联合开发了一套可以直接 在现场直接打印、塑形混凝土的设备 。 该技术还能用于修补和加固结构物。
实际测试
设备采用了混合喷洒系统，结合了“干式喷涂”和“湿式喷涂”两种技术优点，并专门设计了长距离压送系统解决材料运输问题。这种3D打印机不仅能向下喷层叠成型，还可以喷到垂直墙面上，用于修补、加固结构物。
未来使用设想
高强度高韧性的新型材料
清水建设开发了一种建筑专用的3D打印材料—— LACTM纤维增强砂浆 。这种材料在打印模板之类的薄部件时，也能够保持住形状，并达到2m以上的高度。LACTM纤维增强砂浆的构造物还具有出色的耐久性，且层叠面高度一体化，内部几乎没有气泡和空隙，水、空气不易进入，延缓了劣化的速度。
LACTM纤维增强砂浆打印实物
小编评价 ：
日本发挥了他们在材料技术方面的优势，让3D建筑打印离实用更近了一步。或许在不远的将来，完全由3D建造而成的构筑物与地下结构就将问世。
监测技术
为确保安全和节约人力，日本也在持续研究新型的地下工程监测技术，为施工和运维提供了便利。
快速刀具磨损监测 技术
日本大林组研究了一种利用颜色和气味来监测刀具磨损的新技术 ， 能掌握多个刀具的磨损情况，从而使评估结果更准确。
利用颜色和气味检测磨损状态
该系统会在刀具的磨损量达到设定值时喷洒染料和香料，盾构内的工作人员随后会通过附着在渣土上的颜色和气味来确定刀具的磨损状态。
整套确认流程
远程监测和管理隧道开挖
大林组在去年开发了 “成型&监视UGV(无人地面车辆)系统” ，用于远程测量隧道开挖面和喷射混凝土面的成品形状，以及监督作业情况。
全套系统
UGV能在有涌水和岩石碎块等路基较差的地面上行驶，进行定量的成品形状测量和监督施工作业的情况，让工人无需再接近开挖面、重型机械进行目视观察，提高了施工安全性。
红外相机探伤技术
西日本高速公路公司在去年开发了 内置偏振滤光片的红外相机镜头 。这一设计解决了基于红外相机的混凝土探伤技术无法在日间使用的问题，同时提升了对混凝土翘边和脱落类损伤的检测准确率。
功能原理
支护形变无线测量技术
日本大林组去年 开发了无线测量钢架支护施工形变的“HAKARUTA?”系统 ，通过实时监测形变以确保施工环境的安全性。
全套系统
在山岭隧道工程中，软土地基是由拱形钢架支护和喷射混凝土支撑，一般通过测量钢架支护的形变和应力来确认与山体的适应性。 然而，人工测量需要在工作面附近进行配线施工，存在岩石掉落等风险，这套无线测量系统解决了安全隐患，并增加了实时检测能力。
现场配置
基于激光扫描和AR的 地下埋设物显示技术
日本东北大学未来科技联合研究中心与初创企业XMAT共同运用3D激光测量和AR (增强现实)开发出了 可以显示地下埋设物位置信息的技术 。
通过激光扫描，在施工阶段就能获得有关埋设物位置的3D点云信息。然后，将这些数据放置于一个虚拟空间中，当施工或者管理人员佩戴上AR眼镜时，就可以看到立体地图，清楚了解地下埋设物的位置。
小编评价 ：
测量和监测技术的创新看似不那么重要，但确实能让施工和运维变得更加便利。希望这些创新技术能够早日完成改进，投入大规模使用。
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只看楼主 我来说两句抢地板学习了
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学习了，学习了，学习才能强国~~
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