地下工程装备及其新技术

1、1中国铁建重工集团有限公司湖南长沙 2016年8月地下工程装备及其新技术1汇 报 提 纲二、地下工程装备应用案例一、地下工程装备新技术三、思考和建议2一、地下工程装备新技术3一、地下工程装备新技术21世纪是地下工程装备产业发展的黄金时代 地下工程数量增加 单个工程规模变大地下工程难度增加机械施工比例增加超大直径超长距离深埋高压地质多变4分体式刀座整体式刀座镶合金耐磨板刀盘刀具耐磨技术6重载滚刀-刀座设计优化技术一、地下工程装备新技术滚刀-刀座A1滚刀-刀座A2滚刀-刀座A3刀轴式滚刀-刀座特点 螺栓-楔块拉紧固定 分体式刀座 大、小C形块结构侧向背拉式退刀滚刀-刀座A4滚刀-刀座A56一、地下

2、工程装备新技术滚刀状态在线监测技术滚刀状态监测方案监测界面刀具温度刀具转速刀具磨损量7滚刀状态在线监测技术滚刀电感式位移传感器电涡流传感器滚刀刀座滚刀磨损量监测滚刀转速监测一、地下工程装备新技术8刀具常压更换技术滚刀常压更换试验台最高试验压力16bar常压换刀一、地下工程装备新技术9刀具常压更换技术常压换刀试验台远期目标工程：渤海烟大隧道/琼州海峡隧道/台湾海峡隧道辐臂入口一、地下工程装备新技术10刀具常压更换技术常压刀盘设计方案一、地下工程装备新技术11机器人辅助作业技术一、地下工程装备新技术机械手辅助换刀作业12机器人辅助作业技术一、地下工程装备新技术关节式机械手清洗作业伸缩臂式机械手清洗

3、作业13冷冻刀盘技术一、地下工程装备新技术冷冻刀盘换刀盾体冷冻管路主驱动密封防冻管路刀盘冷冻管路液压辅助脱困驱动扭矩提高100%。装机功率可降低25%。永磁同步驱动效率提高10%（已申请发明专利）！大扭矩大推力系统匹配技术；一、地下工程装备新技术电液混合驱动技术橡胶密封聚氨酯密封橡胶密封 密封材料制备+密封结构设计+润滑控制方式 10bar技术成熟，下一步目标20bar。聚氨酯密封高压密封技术超高压密封技术一、地下工程装备新技术永磁同步驱动技术 减少传动能量损失，提高驱动效率5%。 提高驱动能力，相同体积下，驱动能力提高100%。 节约安装空间，相同驱动能力下，电机体积减小50%。异步电机减速

4、器齿轮永磁同步电机齿轮传统的驱动技术永磁驱动技术一、地下工程装备新技术17永磁同步驱动技术一、地下工程装备新技术18电液混合驱动技术 液压辅助脱困驱动扭矩提高100%。 设备装机功率降低10%。液压马达变频电机一、地下工程装备新技术19刀盘伸缩与摆动技术 为更换刀具提供空间，显著降低施工风险。 主轴承推力实时监测。“上软下硬”地层的适应性掘进。一、地下工程装备新技术2021211-刀盘及其驱动装置、2-开挖舱、3-盾体、4-螺旋输送机、5-一级筛分机构、6-皮带输送机、7-渣土与泥浆的搅拌罐、8-二级筛分机构、9-小颗粒渣土储存罐。一、地下工程装备新技术细颗粒回收技术21一、地下工程装备新技术

5、双模式盾构机：带式螺旋+破碎机22在线离线一、地下工程装备新技术双模式盾构机：在线/离线23大粒径卵砾石高效破碎技术解决兰州、成都、北京等高压、富水、大粒径砂卵石地层盾构施工难题可行方案!双采石箱二次破碎机一、地下工程装备新技术24大粒径卵砾石高效破碎技术高水压密封试验多相流态耦合分析卵石流动仿真分析一、地下工程装备新技术25 快速支护系统：TBM地质适应性“瓶颈” 。一、地下工程装备新技术围岩快速支护技术渣料垂直输送技术 提升高度超过200m。 输送能力大于1000t/h。一、地下工程装备新技术27移动互联监控技术自动掘进技术计算机网络数据平台一、地下工程装备新技术28移动互联监控技术移动端

6、监控系统总部监控中心 监控中心初期设计数据容量达2000台套盾构/TBM。 监控中心具有故障诊断及专家系统开放式平台。一、地下工程装备新技术29关键结构件智能化制造技术刀盘/盾体焊接机器人变速箱/刀座焊接机器人一、地下工程装备新技术30关键结构件智能化制造技术机器人搬运作业切割机器人焊接坡口作业一、地下工程装备新技术31主轴承试验台减速机试验台液压系统综合试验台大型综合工业性试验技术一、地下工程装备新技术3233 TBM电液控制系统试验台综合试验中心大型综合工业性试验技术4m直径TBM整机试验台一、地下工程装备新技术3334大型综合工业性试验技术 泥浆环流系统综合试验技术一、地下工程装备新技术

7、3435大型综合工业性试验技术 盾构施工高压水射流技术试验台一、地下工程装备新技术3536大型综合工业性试验技术超高压（20bar）主驱动密封技术试验台一、地下工程装备新技术3637大型综合工业性试验技术盾构铰接密封技术试验台一、地下工程装备新技术3738大型综合工业性试验技术盾构螺旋输送技术试验台反力座土箱1竖直螺旋机皮带机支撑架加压罐土箱2搅拌罐加压油缸盖板转换接头一、地下工程装备新技术38二、地下工程装备典型应用39二、地下工程装备典型应用全断面施工装备钻爆法施工装备特种施工装备40复合式TBM，开挖直径6460mm神华集团新疆玛纳斯矿区煤矿副平硐工程总长度5900m2012年始发，20

8、14年贯通二、地下工程装备典型应用全断面施工装备41单护盾TBM，开挖直径7630mm神华集团补连塔煤矿斜井工程总长度2745m2015年7月始发，2015年12月贯通最高月进尺639m二、地下工程装备典型应用全断面施工装备42双模式TBM，开挖直径7620mm神华集团新街矿区煤矿斜井工程总长度6500m2二、地下工程装备典型应用全断面施工装备43吉林中部引松供水工程国家863计划项目2015年3月始发开挖直径7.93m最高日进尺86.5m最高月进尺1209m累计进尺10km二、地下工程装备典型应用全断面施工装备敞开式TBM44敞开式TBM新疆某引水隧洞开挖直径6.53m隧洞总长度20m2计划

9、2016年9月始发二、地下工程装备典型应用全断面施工装备45双护盾TBM兰州新水源地引水工程开挖直径5.49m2016年5月正式掘进预计2017年6月贯通拟掘进总里程14km二、地下工程装备典型应用全断面施工装备46土压平衡盾构机上海/杭州/苏州等地的淤泥地层广州/南宁/福州等地的复合地层深圳/青岛/重庆等地的硬岩地层成都/兰州等地的富水卵砾石地层西安/太原/郑州等地的黄土地层北京/天津等地的无水砂砾石地层沈阳/南昌等地的富水砂层国内市场保有量近200台套产品覆盖90%的在建地铁城市二、地下工程装备典型应用全断面施工装备47 苏州 北京 合肥 长春 西安 上海二、地下工程装备典型应用土压平衡盾

10、构机48土压平衡盾构机 广州 重庆 成都 兰州 福州 南宁二、地下工程装备典型应用49上海地铁17号线(6台套)深覆土40m、10bar高压密封、自动控制土压、慢速掘进（长时间停机/切桩）二、地下工程装备典型应用全断面施工装备50土压平衡盾构机珠海机场城际铁路隧道工程开挖直径8.83m，共计6台套二、地下工程装备典型应用全断面施工装备51泥水平衡盾构机二、地下工程装备典型应用郑州机场城际铁路，12.77m天津机场城际铁路，11.92m京沈客专望京隧道， 10.82m长沙鸭子铺隧道，14.93m全断面施工装备52泥水平衡盾构机沈阳地铁9号线穿越浑河隧道富水砂层、卵砾石层单线连续掘进2400m，平

11、均月进尺超350m精密筹划1台盾构掘进双线且全线最早完工二、地下工程装备典型应用全断面施工装备53泥水平衡盾构机兰州穿越黄河隧道，2014年富水砂卵石，开挖直径6.48m成功3次穿越黄河二、地下工程装备典型应用全断面施工装备54德黑兰排污隧道开挖直径3.785m武汉市政电力隧道开挖直径3.76m二、地下工程装备典型应用全断面施工装备55国产全电脑三臂凿岩台车二、地下工程装备典型应用钻爆法施工装备56混凝土湿喷台车四大系列，满足各类隧道作业工况二、地下工程装备典型应用钻爆法施工装备57多功能作业车拱架安装液体炸药装填工作平台施工排险作业。二、地下工程装备典型应用钻爆法施工装备58隧道预切槽装备（

12、国家科技支撑计划）二、地下工程装备典型应用特种施工装备59成墙深度60m施工效率高防渗质量好特种施工装备链刀式地下连续墙设备（CRW)ZJM4200护盾式掘锚机神华集团内蒙古神东矿区煤矿巷道工程设计月进尺3600m防爆型设计开挖、运渣、支护同步完成二、地下工程装备典型应用特种施工装备6162臺北捷運萬大線CQ850標段直線段環片規格內徑：5600mm外徑：6100mm寬度：1000mm縱向連接螺栓：10顆R50M轉彎段環片規格內徑：5700mm外徑：6100mm寬度：500mm二、地下工程装备典型应用6263臺北捷運萬大線CQ850標段名稱參數潛盾類型土壓平衡潛盾機主機長度/整機長度約9.8m

13、/約71m刀盤開挖直徑6280mm，開口率約58%主驅動變頻電機驅動，額定扭矩4750kNm拖車數量6節拖車+1節連接橋裝機功率約1300kW潛盾機體方案及參數二、地下工程装备典型应用6364臺北捷運萬大線CQ850標段連接橋1#皮帶機同步注漿系統液壓泵站配電櫃變頻櫃變壓器2#皮帶機電纜存儲區預留製冷區污水罐冷卻水系統空壓機膨潤土系統控制室針對50m小轉彎半徑潛盾機設計特點：1、主動加被動鉸接(中折)；2、螺旋輸送機前盾帶球鉸(球型接頭)；3、皮帶機分兩段；4、拖車及連接橋長度相對縮短。二、地下工程装备典型应用6465臺北捷運萬大線CQ850標段高压聚氨酯密封重載齒輪高密度減速機大功率變頻電機

14、二、地下工程装备典型应用6566臺北捷運萬大線CQ850標段機上注漿孔用於機上灌漿作業，如膨润土等加泥材料，可及时填充盾殼與地層間空隙。機上注漿孔二、地下工程装备典型应用6667臺北捷運萬大線CQ850標段採用成熟的主動+被動鉸接(雙中折)方式，可滿足最小轉彎半徑100m的需求。主動鉸接被動鉸接二、地下工程装备典型应用6768臺北捷運萬大線CQ850標段球鉸(球型接頭)可以更好適應轉彎單邊超挖量55mm二、地下工程装备典型应用6869海峽兩岸地鐵潛盾工程主要差異参数名称台湾地区大陆管片规格内外径：5600/6100宽度：1000mm内外径：5400/6000、5500/6200宽度：1200/1500mm同步注浆双液浆单液浆/双液浆驱动方式电驱液驱/电驱人舱单舱双舱铰接方