日本富田公司（Fujita Corporation）成功研發(fā)并實裝一套用于山嶺隧道二次襯砌施工的智能混凝土自動澆筑系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過實時監(jiān)測移動式模板臺車（俗稱‘襯砌臺車’或‘セントル’）所受壓力，動態(tài)調(diào)節(jié)混凝土泵送速度，首次實現(xiàn)高壓力工況下的連續(xù)、不間斷自動澆筑。目前該技術(shù)已在廣島縣吳市‘吳隧道工程’現(xiàn)場投入應(yīng)用，覆蓋2376米隧道區(qū)段中的已施工襯砌段，作業(yè)班組由傳統(tǒng)6人縮減至3人，省人化率達50%。

壓力自適應(yīng)泵送控制技術(shù)落地

在傳統(tǒng)山嶺隧道襯砌施工中，當(dāng)采用中流動性混凝土并配合振動器作業(yè)時，混凝土對移動式模板臺車的側(cè)向壓力易快速升高，觸發(fā)安全聯(lián)鎖機制導(dǎo)致自動澆筑中斷——這不僅削弱自動化優(yōu)勢，還造成接縫增多、空洞風(fēng)險上升及后續(xù)修補成本增加。富田公司此次突破的核心在于‘泵送速度壓力聯(lián)動控制’：系統(tǒng)將模板臺車受壓值劃分為三級閾值區(qū)間，對應(yīng)設(shè)定三檔混凝土泵送速率；壓力升高時自動降速，壓力回落則平穩(wěn)提速，全程無需人工干預(yù)停機。該邏輯依托其自主研發(fā)的‘壓力Watcher’實時監(jiān)測與可視化模塊，可將臺車各測點壓力數(shù)據(jù)同步投射至施工監(jiān)控屏，精度達±0.02MPa。

該系統(tǒng)并非獨立設(shè)備，而是整合了三項經(jīng)日本國土交通省新技術(shù)信息提供系統(tǒng)（NETIS）認(rèn)證的技術(shù)：富田的‘壓力Watcher’、岐阜工業(yè)（Gifu Kogyo Co., Ltd.）的‘隧道二次襯砌自動澆筑滑移式臺車’，以及同廠開發(fā)的‘隧道二次襯砌自動臺車振動系統(tǒng)’。其中，滑移式臺車具備全斷面同步布料與液壓自定位功能，振動系統(tǒng)則采用嵌入式高頻偏心振動器陣列，振動頻率可調(diào)范圍為80–120Hz，振幅控制精度±0.1mm，確保中流動性混凝土（坍落度180–200mm）在低泵速下仍具充分充填性，有效抑制拱頂空隙與蜂窩缺陷。

廣島吳隧道工程驗證實效

吳隧道屬西日本高速道路公司中國支社發(fā)包項目，全長3249米，其中隧道段2376米，設(shè)計為雙向四車道高速公路隧道。截至2024年6月30日，掘進完成約1645米，二次襯砌完成約367米，工期為2021年6月至2027年4月。本工程采用中流動性混凝土（水膠比0.42，摻加高效減水劑與微膨脹劑），配合振動密實工藝——此類配比對模板側(cè)壓敏感度高，過去常因壓力超限被迫中止自動澆筑，單循環(huán)作業(yè)耗時延長15–20分鐘。新系統(tǒng)啟用后，單循環(huán)澆筑時間縮短12%，且因連續(xù)作業(yè)避免冷縫，使脫模前標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護時間平均延長2.3小時，顯著改善早期強度發(fā)展與表面致密度。

作業(yè)組織層面，原6人班組（含臺車操作員2名、泵車操作員1名、振搗工2名、測量復(fù)核1名）壓縮為3人：1名主控員統(tǒng)籌壓力監(jiān)控與參數(shù)調(diào)整，1名臺車-泵車協(xié)同操作員，1名流動巡檢兼接料口管理。人員精簡未犧牲質(zhì)量管控——壓力Watcher生成的每循環(huán)壓力-時間曲線圖自動存檔，成為監(jiān)理驗收與質(zhì)量追溯依據(jù)；同時，NETIS登記編號（如H30-0123-A）明確標(biāo)注于施工方案中，符合日本JIS A 5308《預(yù)制混凝土制品》及JIS A 2101《隧道襯砌施工規(guī)范》對自動化工藝的驗證要求。

對中國隧道工程企業(yè)的采購與技術(shù)適配參考

該系統(tǒng)雖尚未進入中國市場銷售，但其技術(shù)路徑對中國隧道施工單位具有明確參照價值：當(dāng)前國內(nèi)多數(shù)山嶺隧道仍依賴人工輔助泵送+分段澆筑，或采用國產(chǎn)簡易型自動臺車（多無壓力閉環(huán)反饋能力）。富田方案的關(guān)鍵不在硬件堆砌，而在于壓力-流速-振動三參數(shù)耦合控制邏輯，這對國產(chǎn)泵送設(shè)備廠商提出新需求——需開放PLC通訊協(xié)議接口，支持外部壓力信號輸入并響應(yīng)毫秒級速率調(diào)節(jié)指令。此外，中流動性混凝土在國產(chǎn)臺車上的適配需同步優(yōu)化振動器布置密度（建議拱頂區(qū)域≥8個/m2）與模板剛度（建議面板撓度≤L/1000），否則單純移植控制算法易引發(fā)局部離析。

對于計劃引進海外先進襯砌裝備的工程單位，應(yīng)重點關(guān)注三點：一是確認(rèn)目標(biāo)臺車是否已完成中國中鐵/鐵建集團《隧道襯砌臺車技術(shù)條件》（Q/CR 9207-2017）兼容性測試；二是核查振動系統(tǒng)是否滿足GB/T 50107《混凝土強度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》對密實度的量化要求；三是評估壓力傳感器安裝位置是否覆蓋臺車拱頂、邊墻、仰拱三大受力區(qū)——富田方案在吳隧道實際布設(shè)12個測點，其中拱頂4點、邊墻各3點、仰拱2點，該布局已被納入其NETIS技術(shù)說明書附件。國內(nèi)同類研發(fā)正加速推進，但尚無公開案例實現(xiàn)全工況連續(xù)自動澆筑，富田此套系統(tǒng)當(dāng)前處于商業(yè)化成熟階段，非實驗室原型或工程樣機。