技术指标部分超过国外同类产品 盾构有了国产主轴承

正2018年6月7日,由中铁隧道局集团有限公司、洛阳LYC轴承有限公司联合研制的国内首台成功应用于施工的国产盾构主轴承在安徽合肥通过专家组评估验收,标志着国产盾构主轴承已经具备替代进口主轴承的实力,盾构核心部件中国造取得了突破性     

盾构主驱动减速机国产化开发研究

基于国内外减速机发展概况及盾构主驱动减速机国产化研究的现状,提出盾构主驱动减速机国产化不仅是我国盾构行业发展的迫切需要,同时具备一定的国产化条件。在对LOVAT 246盾构主驱动减速机前期使用过程中出现的故障现象进行统计分析的基础上,针对所出现故障的特殊性,从材料选用、齿轮模数与尺寸、轴承优化选型等方面进行国产化研究。经过现场试用后,其样机性能完全满足盾构正常掘进需求。盾构主驱动减速机国产化开发研究,对提升我国盾构技术水平有着重大意义。     

国产盾构无进洞隧道内拆除技术在新加坡地铁成功应用

<正>日前,新加坡地铁市区线三期C923A项目4条隧道掘进任务全部完成,标志着该项目主体隧道土建施工基本结束。C923A项目由2段长度分别为1.5 km和800 m的双线隧道,以及处于2隧道区间中部的盾构始发井组成,采用由上海隧道股份自行研制的国产土压平衡盾构施工。施工期间,首次在国产盾构中应用"盾构无进洞并在隧道内拆除"技术,盾构在完成1.5 km     

我国掘进机研制现状、问题和展望

近年来,我国重大隧道工程相继开工,掘进机研发、设计和制造水平不断提高。通过分析国产掘进机的典型工程案例,总结我国掘进机自主设计、制造技术的现状:土压平衡盾构、泥水平衡盾构和岩石隧道掘进机3大机型技术已经成熟,马蹄形盾构、矩形盾构等异形断面掘进机关键技术达到国际领先水平,同时竖井掘进机产品开始应用。分析当前我国掘进机研发制造中存在的关键问题:1)设计软件均是国外产品,信息安全问题日益凸显;2)掘进机主轴承、减速机等基础零部件需要进口;3)创新产品市场突破难度大。结合当前技术水平和市场现状,认为智能化和多样化是今后掘进机研制的重点和趋势,提出多功能多模式掘进机、异形断面岩石掘进机、复合破岩TBM、部分断面TBM等新机型设计理念,期望能够推动我国掘进机技术革新。     

大直径盾构掘进风险分析及对特大直径盾构挑战的思考

目前,基于建设规模和设计功能的需求,特大直径盾构已多次应用于铁路、公路、城市轨道交通、地下管廊等领域隧道工程建设。初步统计了国内外15.5 m以上的特大直径盾构隧道工程,总结了大直径盾构在掘进过程中的主要风险及常见问题,包括主轴承损坏失效、盾构管片拼装脱出盾尾后上浮、刀具磨损随盾构直径增大而加剧、刀盘前泥饼粘结、渣土滞排、刀盘升温等,并结合案例分析其原因。针对特大直径盾构带来的事故风险,从土压盾构与泥水盾构主轴承密封问题、管片盾尾脱出后上浮风险、常压刀盘与常规刀盘的选择、泥饼粘结和渣土滞排难题、预探前方复杂地质、海中基岩爆破及注浆固结辅助处理等方面提出思考和建议。     

上海隧道工程股份有限公司副总工程师 王鹤林

随着中国城市新一轮地铁建设热潮及其他隧道工程建设的长足发展，盾构机这个担当主要掘进任务的专用工程机械成为焦点。上海隧道工程股份有限公司副总工程师王鹤林主要研究盾构各项关键技术、大直径盾构关键技术、泥水平衡盾构关键技术与样机研制课题，理论知识深厚，经验丰富，故此我们特邀他谈谈盾构技术发展的历程和当前的研究与应用。     

盾构主驱动减速机失效原因分析

为解决盾构法施工中盾构主驱动减速机失效问题,以北京市海淀区500 kV电力隧道工程为依托,结合以往盾构主驱动减速机修复经验,从主电机同步性、故障减速机解体、保险轴断裂及掘进参数等方面进行研究。得到盾构主驱动减速机失效的原因有:1)掘进参数不合理;2)二、三级减速机构滚动轴承失效。可为今后盾构法施工及减速机故障处理提供良好的决策依据。     

高水压大直径盾构主轴承2种主流密封性能对比研究

为提高大直径盾构（≥9 m）主轴承密封承压能力及可靠性和安全性，通过研究主流形式大直径盾构主轴承密封结构、工作原理、性能参数及典型案例，对2种形式主轴承密封接触应力进行有限元分析，并对比分析数十台2种主轴承密封保压试验数据和掘进数据。研究表明： 1）带楔形突起的唇形密封结构比不带楔形突起的唇形密封结构承压能力更强，且在不借助压力补偿系统时可承受≤0.6 MPa的开挖舱压力。2）在开挖舱压力＞0.6 MPa或开挖舱压力瞬间波动较大的工况下，压力补偿系统由于人为操作迟滞或响应不及时等不确定性因素，唇形密封系统存在较大被击穿的安全隐患。3）单道指形密封正面最大动态承压能力为1 MPa，建议开挖舱压力在0.4～1 MPa时选用指形密封，不需要配置压力补偿系统，可提高主轴承密封结构的承压和稳压能力。     

盾构主轴承齿轮箱应用参数监测技术的可行性研究

以刀盘扭矩、刀盘转速和主驱动电流为3个变量,通过理论推导,定义参量"能量输出效率E",对盾构主轴承齿轮箱的能量传递效率进行定量评价。其可行性在延长盾构/TBM使用寿命相关研究实践中得到了验证。对主轴承齿轮箱等盾构部件工作状态进行参数监测,"E"参量具有开发应用前景。     

基于物联网技术的盾构油液在线监测系统研究

为预防盾构故障、降低施工风险，通过长期对盾构检测数据积累和运行状态的研究，研制一套适用于盾构的油液在线监测系统，能够对主轴承润滑油、液压油的黏度、水分和激光颗粒度等指标进行实时监测和远程监测，分析和判断盾构的性能状态，确保盾构顺利施工。在盾构上安装该系统进行试验，系统采集的数据与离线检测的数据基本一致，部分数据最大偏差3.62%，能够反映出盾构运行的真实状态，数据的稳定性和准确性也能满足使用需求。盾构油液在线监测系统的成功研制可为今后盾构管理工作的自动化、网络化、智能化奠定基础。     

盾构掘进方向计算机辅助控制技术研究

分析了盾构纠偏装置、土质环境、土体稳定等因素对盾构方向控制的影响,研究了盾构方向控制的基本原理和特点,建立了具有自主知识产权的盾构方向控制模型,在此基础上开发的盾构掘进方向计算机辅助控制软件已成功应用于工程,对于提高国产盾构信息化施工水平具有一定的参考价值。     

超大直径泥水盾构常压换刀设计关键技术——以汕头海湾隧道及深圳春风隧道为例

统计国内外超大直径盾构工程应用案例,并分析超大直径盾构设计选型时需考虑的关键因素,重点以汕头海湾隧道和深圳春风隧道超大直径盾构项目为依托,阐述超大直径盾构研发制造和施工中遇到的难题,探索解决高水土压力下刀盘维护及换刀、破碎地层长距离掘进等一系列难题的关键技术。主要从刀盘设计、常压换刀、主驱动伸缩摆动及可靠密封系统、防滞排双破碎机布置等方面开展针对性设计,对超大直径盾构的研制和应用推广有较好的意义。     

基于模糊PID方法的盾构掘进姿态控制研究

针对盾构掘进过程中姿态主要依赖操作人员施工经验手工调整、掘进轨迹精度主要依赖人员熟练性的情况,提出基于双闭环反馈自动控制盾构掘进轨迹的方法,通过主反馈实现掘进斜度的实时更新,局部反馈实现液压缸的速度控制。分析表明,局部反馈精度决定了预调偏差大小,在掘进轨迹控制中至为关键,因此以球铰支撑推进系统为例分析单环掘进前后液压缸的几何关系,推导左右推进液压缸速度关于掘进斜度、掘进速度的数学解析式,采用AMESim和MATLAB联合仿真工具搭建了推进速度控制的模糊PID模型,仿真分析非均载荷下推进液压缸的速度控制,并以盾构模拟推进试验台为例进行推进速度控制试验。结果表明： 基于模糊PID控制策略的推进液压缸速度控制可实现较准确的盾构掘进轨迹,为盾构失准问题的进一步解决提供了理论基础和现实依据。     

2018年第3期消息

消息1：截至2017年末中国大陆公路隧道数据……398；消息2：中国大陆综合管廊数据……398；消息3：我国首台国产主轴承再制造盾构应用成功……455；消息4：迪拜隧道与地下工程概况……518；消息5:2018年世界隧道大会暨国际隧协（ITA）第44届年会将在迪拜举办……518.     

我国首个盾构法地下停车场、综合管廊试验项目在郑州开建

正2017年4月15日,我国首个采用盾构法施工的地下停车场试验项目在郑州市经开区中铁装备集团厂区广场下方开始掘进施工。本次投入试验项目施工的组合式盾构为国内首创,由中铁装备集团自主研制。该设备由2台小矩形盾构拼装组合到一起,形成1台5.74 m×5.02 m的大矩形盾构,既能实现组合模式推进,也能实现分体推进。设备掘进运用土压平衡原理,可保证施工过程中地面环境安全,具有良好的地质适应性。     

复杂岩石地层盾构掘进速率预测模型研究

为提高盾构掘进效能,指导盾构掘进施工,对泥岩砂岩交互地层条件下越江隧道盾构掘进速率预测模型进行了研究。在施工现场进行盾构掘进试验,通过盾构数据采集存储系统,获取盾构掘进的基本参数,并进行点荷载强度试验以获得岩石强度数据。运用多元回归分析的方法,分析了盾构掘进速率与岩石点荷载强度及刀盘推力的关系,分别构建了泥岩和砂岩地层盾构掘进速率的预测模型,并对其进行了应用。研究和应用表明,在泥岩和砂岩两种地层条件下,盾构掘进速率均随岩石强度的增大而降低,随刀盘推力的提高而增大,掘进速率与刀盘推力、点荷载强度均呈幂函数关系。     

某盾构主轴承油脂消耗分析与控制

针对某盾构主轴承HBW、EP2油脂耗量过大的问题,通过分析计算油脂理论消耗量与现场统计盾构主轴承油脂实际消耗量,得出HBW、EP2油脂的实际消耗量与理论消耗量的比值分别为2.6,3.1。从主轴承密封结构、油脂注入系统原理、油脂注入程序设置、管路布置、执行元件性能等多个方面进行详细分析,总结出控制程序设计不合理、油脂泵压力设定不当等造成油脂耗量过大的主要原因,并提出相应改进措施,为设备使用和厂家后续设备优化、改造提供参考。     

汕头海湾隧道复合地层超大直径泥水盾构掘进参数预测研究

为研究复合地层超大直径泥水盾构掘进参数之间的复杂关系，以汕头海湾隧道工程为背景，选取700环掘进数据，通过优选函数类别和网络结构，建立基于BP神经网络的复合地层超大直径泥水盾构掘进参数预测模型，定量预测刀盘转矩、刀盘能耗和平均泥水压力。研究表明： 1）复合地层盾构贯入度和掘进速度、贯入度和刀盘转速、刀盘电流和刀盘转速的皮氏积矩相关系数绝对值均在0.75以上，具有良好的线性相关性，其他掘进参数之间相关性较不明确； 2）复合地层盾构刀盘转矩和刀盘能耗预测值与实际值的算术平均误差在5%左右，平均泥水压力预测值与实际值的算术平均误差为1.31%，预测精度较高，满足盾构施工要求； 3）基于BP神经网络预测模型，软土地层各掘进参数预测效果得到进一步提升； 4）根据BP神经网络预测模型输入参数定量预测其他掘进参数，操作简单，预测效果良好，能够为盾构主司机提供参考，同时提高施工效率，为实现智能掘进打下基础。     

高水压过海盾构隧道建设关键技术可行性初探

过海隧道在我国发展迅速,拟建的琼州海峡通道、渤海海峡通道等跨海通道将面临超长距离、超高水压隧道掘进安全等技术难题的重大突破。根据目前的研究和实践,盾构隧道掘进水压在0. 8 MPa左右,一次掘进距离在8 km以内。为解决高水压条件下过海盾构隧道安全掘进和运营期间安全服役的难题,以琼州海峡中线盾构隧道(水压1. 2 MPa、掘进长度12 km)为工程背景,采用工程类比、施工阶段关键技术分析的方法,对高水压长距离过海盾构隧道关键技术可行性进行分析,提出盾构主动换刀+被动饱和潜水带压换刀+非常状态冻结加固脱困的综合换刀技术以及可更换密封综合技术,可保障盾构超长距离掘进;提出超高水压盾构复合式管片衬砌和内外结合的多道防水结构,可保障超高水压条件下盾构管片结构的安全服役。     

国内最大直径泥水平衡盾构在郑州下线 水平世界一流

正2018年9月29日,由中铁工程装备集团有限公司、中铁隧道局集团有限公司、盾构及掘进技术国家重点实验室联合研制的国内最大直径泥水平衡盾构在郑州下线。此次下线的盾构专为深圳市春风隧道工程量身定制,直径15. 8 m、全长135 m、质量达4 800 t。春风隧道工程开创深圳盾构施工机动车隧道之先河,同时也是深圳市首条"单洞双层"构造的机动车隧道。春风隧道工程地质条件复杂,盾构掘进区间将穿越深圳地铁9号线、布吉河、深圳火车站、深圳海关大楼等众多风险源,以及花