地下工程裝備及其新技術(shù)

1、1中國鐵建重工集團有限公司湖南長沙 2016年8月地下工程裝備及其新技術(shù)1匯 報 提 綱二、地下工程裝備應(yīng)用案例一、地下工程裝備新技術(shù)三、思考和建議2一、地下工程裝備新技術(shù)3一、地下工程裝備新技術(shù)21世紀是地下工程裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的黃金時代 地下工程數(shù)量增加 單個工程規(guī)模變大地下工程難度增加機械施工比例增加超大直徑超長距離深埋高壓地質(zhì)多變4分體式刀座整體式刀座鑲合金耐磨板刀盤刀具耐磨技術(shù)6重載滾刀-刀座設(shè)計優(yōu)化技術(shù)一、地下工程裝備新技術(shù)滾刀-刀座A1滾刀-刀座A2滾刀-刀座A3刀軸式滾刀-刀座特點 螺栓-楔塊拉緊固定 分體式刀座 大、小C形塊結(jié)構(gòu)側(cè)向背拉式退刀滾刀-刀座A4滾刀-刀座A56一、地下

2、工程裝備新技術(shù)滾刀狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)滾刀狀態(tài)監(jiān)測方案監(jiān)測界面刀具溫度刀具轉(zhuǎn)速刀具磨損量7滾刀狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)滾刀電感式位移傳感器電渦流傳感器滾刀刀座滾刀磨損量監(jiān)測滾刀轉(zhuǎn)速監(jiān)測一、地下工程裝備新技術(shù)8刀具常壓更換技術(shù)滾刀常壓更換試驗臺最高試驗壓力16bar常壓換刀一、地下工程裝備新技術(shù)9刀具常壓更換技術(shù)常壓換刀試驗臺遠期目標工程：渤海煙大隧道/瓊州海峽隧道/臺灣海峽隧道輻臂入口一、地下工程裝備新技術(shù)10刀具常壓更換技術(shù)常壓刀盤設(shè)計方案一、地下工程裝備新技術(shù)11機器人輔助作業(yè)技術(shù)一、地下工程裝備新技術(shù)機械手輔助換刀作業(yè)12機器人輔助作業(yè)技術(shù)一、地下工程裝備新技術(shù)關(guān)節(jié)式機械手清洗作業(yè)伸縮臂式機械手清洗

3、作業(yè)13冷凍刀盤技術(shù)一、地下工程裝備新技術(shù)冷凍刀盤換刀盾體冷凍管路主驅(qū)動密封防凍管路刀盤冷凍管路液壓輔助脫困驅(qū)動扭矩提高100%。裝機功率可降低25%。永磁同步驅(qū)動效率提高10%（已申請發(fā)明專利）！大扭矩大推力系統(tǒng)匹配技術(shù)；一、地下工程裝備新技術(shù)電液混合驅(qū)動技術(shù)橡膠密封聚氨酯密封橡膠密封 密封材料制備+密封結(jié)構(gòu)設(shè)計+潤滑控制方式 10bar技術(shù)成熟，下一步目標20bar。聚氨酯密封高壓密封技術(shù)超高壓密封技術(shù)一、地下工程裝備新技術(shù)永磁同步驅(qū)動技術(shù) 減少傳動能量損失，提高驅(qū)動效率5%。 提高驅(qū)動能力，相同體積下，驅(qū)動能力提高100%。 節(jié)約安裝空間，相同驅(qū)動能力下，電機體積減小50%。異步電機減速

4、器齒輪永磁同步電機齒輪傳統(tǒng)的驅(qū)動技術(shù)永磁驅(qū)動技術(shù)一、地下工程裝備新技術(shù)17永磁同步驅(qū)動技術(shù)一、地下工程裝備新技術(shù)18電液混合驅(qū)動技術(shù) 液壓輔助脫困驅(qū)動扭矩提高100%。 設(shè)備裝機功率降低10%。液壓馬達變頻電機一、地下工程裝備新技術(shù)19刀盤伸縮與擺動技術(shù) 為更換刀具提供空間，顯著降低施工風險。 主軸承推力實時監(jiān)測?！吧宪浵掠病钡貙拥倪m應(yīng)性掘進。一、地下工程裝備新技術(shù)2021211-刀盤及其驅(qū)動裝置、2-開挖艙、3-盾體、4-螺旋輸送機、5-一級篩分機構(gòu)、6-皮帶輸送機、7-渣土與泥漿的攪拌罐、8-二級篩分機構(gòu)、9-小顆粒渣土儲存罐。一、地下工程裝備新技術(shù)細顆?；厥占夹g(shù)21一、地下工程裝備新技術(shù)

5、雙模式盾構(gòu)機：帶式螺旋+破碎機22在線離線一、地下工程裝備新技術(shù)雙模式盾構(gòu)機：在線/離線23大粒徑卵礫石高效破碎技術(shù)解決蘭州、成都、北京等高壓、富水、大粒徑砂卵石地層盾構(gòu)施工難題可行方案!雙采石箱二次破碎機一、地下工程裝備新技術(shù)24大粒徑卵礫石高效破碎技術(shù)高水壓密封試驗多相流態(tài)耦合分析卵石流動仿真分析一、地下工程裝備新技術(shù)25 快速支護系統(tǒng)：TBM地質(zhì)適應(yīng)性“瓶頸” 。一、地下工程裝備新技術(shù)圍巖快速支護技術(shù)渣料垂直輸送技術(shù) 提升高度超過200m。 輸送能力大于1000t/h。一、地下工程裝備新技術(shù)27移動互聯(lián)監(jiān)控技術(shù)自動掘進技術(shù)計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平臺一、地下工程裝備新技術(shù)28移動互聯(lián)監(jiān)控技術(shù)移動端

6、監(jiān)控系統(tǒng)總部監(jiān)控中心 監(jiān)控中心初期設(shè)計數(shù)據(jù)容量達2000臺套盾構(gòu)/TBM。 監(jiān)控中心具有故障診斷及專家系統(tǒng)開放式平臺。一、地下工程裝備新技術(shù)29關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件智能化制造技術(shù)刀盤/盾體焊接機器人變速箱/刀座焊接機器人一、地下工程裝備新技術(shù)30關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件智能化制造技術(shù)機器人搬運作業(yè)切割機器人焊接坡口作業(yè)一、地下工程裝備新技術(shù)31主軸承試驗臺減速機試驗臺液壓系統(tǒng)綜合試驗臺大型綜合工業(yè)性試驗技術(shù)一、地下工程裝備新技術(shù)3233 TBM電液控制系統(tǒng)試驗臺綜合試驗中心大型綜合工業(yè)性試驗技術(shù)4m直徑TBM整機試驗臺一、地下工程裝備新技術(shù)3334大型綜合工業(yè)性試驗技術(shù) 泥漿環(huán)流系統(tǒng)綜合試驗技術(shù)一、地下工程裝備新技術(shù)

7、3435大型綜合工業(yè)性試驗技術(shù) 盾構(gòu)施工高壓水射流技術(shù)試驗臺一、地下工程裝備新技術(shù)3536大型綜合工業(yè)性試驗技術(shù)超高壓（20bar）主驅(qū)動密封技術(shù)試驗臺一、地下工程裝備新技術(shù)3637大型綜合工業(yè)性試驗技術(shù)盾構(gòu)鉸接密封技術(shù)試驗臺一、地下工程裝備新技術(shù)3738大型綜合工業(yè)性試驗技術(shù)盾構(gòu)螺旋輸送技術(shù)試驗臺反力座土箱1豎直螺旋機皮帶機支撐架加壓罐土箱2攪拌罐加壓油缸蓋板轉(zhuǎn)換接頭一、地下工程裝備新技術(shù)38二、地下工程裝備典型應(yīng)用39二、地下工程裝備典型應(yīng)用全斷面施工裝備鉆爆法施工裝備特種施工裝備40復(fù)合式TBM，開挖直徑6460mm神華集團新疆瑪納斯礦區(qū)煤礦副平硐工程總長度5900m2012年始發(fā)，20

8、14年貫通二、地下工程裝備典型應(yīng)用全斷面施工裝備41單護盾TBM，開挖直徑7630mm神華集團補連塔煤礦斜井工程總長度2745m2015年7月始發(fā)，2015年12月貫通最高月進尺639m二、地下工程裝備典型應(yīng)用全斷面施工裝備42雙模式TBM，開挖直徑7620mm神華集團新街礦區(qū)煤礦斜井工程總長度6500m2二、地下工程裝備典型應(yīng)用全斷面施工裝備43吉林中部引松供水工程國家863計劃項目2015年3月始發(fā)開挖直徑7.93m最高日進尺86.5m最高月進尺1209m累計進尺10km二、地下工程裝備典型應(yīng)用全斷面施工裝備敞開式TBM44敞開式TBM新疆某引水隧洞開挖直徑6.53m隧洞總長度20m2計劃

9、2016年9月始發(fā)二、地下工程裝備典型應(yīng)用全斷面施工裝備45雙護盾TBM蘭州新水源地引水工程開挖直徑5.49m2016年5月正式掘進預(yù)計2017年6月貫通擬掘進總里程14km二、地下工程裝備典型應(yīng)用全斷面施工裝備46土壓平衡盾構(gòu)機上海/杭州/蘇州等地的淤泥地層廣州/南寧/福州等地的復(fù)合地層深圳/青島/重慶等地的硬巖地層成都/蘭州等地的富水卵礫石地層西安/太原/鄭州等地的黃土地層北京/天津等地的無水砂礫石地層沈陽/南昌等地的富水砂層國內(nèi)市場保有量近200臺套產(chǎn)品覆蓋90%的在建地鐵城市二、地下工程裝備典型應(yīng)用全斷面施工裝備47 蘇州 北京 合肥 長春 西安 上海二、地下工程裝備典型應(yīng)用土壓平衡盾

10、構(gòu)機48土壓平衡盾構(gòu)機 廣州 重慶 成都 蘭州 福州 南寧二、地下工程裝備典型應(yīng)用49上海地鐵17號線(6臺套)深覆土40m、10bar高壓密封、自動控制土壓、慢速掘進（長時間停機/切樁）二、地下工程裝備典型應(yīng)用全斷面施工裝備50土壓平衡盾構(gòu)機珠海機場城際鐵路隧道工程開挖直徑8.83m，共計6臺套二、地下工程裝備典型應(yīng)用全斷面施工裝備51泥水平衡盾構(gòu)機二、地下工程裝備典型應(yīng)用鄭州機場城際鐵路，12.77m天津機場城際鐵路，11.92m京沈客專望京隧道， 10.82m長沙鴨子鋪隧道，14.93m全斷面施工裝備52泥水平衡盾構(gòu)機沈陽地鐵9號線穿越渾河隧道富水砂層、卵礫石層單線連續(xù)掘進2400m，平

11、均月進尺超350m精密籌劃1臺盾構(gòu)掘進雙線且全線最早完工二、地下工程裝備典型應(yīng)用全斷面施工裝備53泥水平衡盾構(gòu)機蘭州穿越黃河隧道，2014年富水砂卵石，開挖直徑6.48m成功3次穿越黃河二、地下工程裝備典型應(yīng)用全斷面施工裝備54德黑蘭排污隧道開挖直徑3.785m武漢市政電力隧道開挖直徑3.76m二、地下工程裝備典型應(yīng)用全斷面施工裝備55國產(chǎn)全電腦三臂鑿巖臺車二、地下工程裝備典型應(yīng)用鉆爆法施工裝備56混凝土濕噴臺車四大系列，滿足各類隧道作業(yè)工況二、地下工程裝備典型應(yīng)用鉆爆法施工裝備57多功能作業(yè)車拱架安裝液體炸藥裝填工作平臺施工排險作業(yè)。二、地下工程裝備典型應(yīng)用鉆爆法施工裝備58隧道預(yù)切槽裝備（

12、國家科技支撐計劃）二、地下工程裝備典型應(yīng)用特種施工裝備59成墻深度60m施工效率高防滲質(zhì)量好特種施工裝備鏈刀式地下連續(xù)墻設(shè)備（CRW)ZJM4200護盾式掘錨機神華集團內(nèi)蒙古神東礦區(qū)煤礦巷道工程設(shè)計月進尺3600m防爆型設(shè)計開挖、運渣、支護同步完成二、地下工程裝備典型應(yīng)用特種施工裝備6162臺北捷運萬大線CQ850標段直線段環(huán)片規(guī)格內(nèi)徑：5600mm外徑：6100mm寬度：1000mm縱向連接螺栓：10顆R50M轉(zhuǎn)彎段環(huán)片規(guī)格內(nèi)徑：5700mm外徑：6100mm寬度：500mm二、地下工程裝備典型應(yīng)用6263臺北捷運萬大線CQ850標段名稱參數(shù)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(qū)動變頻電機驅(qū)動，額定扭矩4750kNm拖車數(shù)量6節(jié)拖車+1節(jié)連接橋裝機功率約1300kW潛盾機體方案及參數(shù)二、地下工程裝備典型應(yīng)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(tǒng)液壓泵站配電櫃變頻櫃變壓器2#皮帶機電纜存儲區(qū)預(yù)留製冷區(qū)污水罐冷卻水系統(tǒng)空壓機膨潤土系統(tǒng)控制室針對50m小轉(zhuǎn)彎半徑潛盾機設(shè)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、地下工程裝備典型應(yīng)用6465臺北捷運萬大線CQ850標段高壓聚氨酯密封重載齒輪高密度減速機大功率變頻電機

14、二、地下工程裝備典型應(yīng)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(yè)，如膨潤土等加泥材料，可及時填充盾殼與地層間空隙。機上注漿孔二、地下工程裝備典型應(yīng)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(zhuǎn)彎半徑100m的需求。主動鉸接被動鉸接二、地下工程裝備典型應(yīng)用6768臺北捷運萬大線CQ850標段球鉸(球型接頭)可以更好適應(yīng)轉(zhuǎn)彎單邊超挖量55mm二、地下工程裝備典型應(yīng)用6869海峽兩岸地鐵潛盾工程主要差異參數(shù)名稱臺灣地區(qū)大陸管片規(guī)格內(nèi)外徑：5600/6100寬度：1000mm內(nèi)外徑：5400/6000、5500/6200寬度：1200/1500mm同步注漿雙液漿單液漿/雙液漿驅(qū)動方式電驅(qū)液驅(qū)/電驅(qū)人艙單艙雙艙鉸接方