地下工程裝備的新技術(shù)

1、地下工程裝備的新技術(shù)2022/9/6第1頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二匯 報(bào) 提 綱一、中國(guó)鐵建重工集團(tuán)簡(jiǎn)介二、地下工程新裝備2.1、長(zhǎng)距離、大坡度、雙模式斜井TBM2.2、全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)2.3、大直徑泥水平衡盾構(gòu)2.4、鏈刀式連續(xù)墻設(shè)備2.5、隧道預(yù)切槽機(jī)械2.6、礦山法隧道施工機(jī)械2第2頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二31.1 企業(yè)概況中國(guó)鐵建重工集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱鐵建重工）隸屬于中國(guó)鐵建股份有限公司，是集高端地下工程裝備和軌道裝備研究、設(shè)計(jì)、制造、施工于一體的大型工業(yè)集團(tuán)。依托中國(guó)鐵建長(zhǎng)期積累的施工技術(shù)與施工經(jīng)驗(yàn)，打造了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)

2、的地下工程裝備和軌道裝備產(chǎn)業(yè)。 一、中國(guó)鐵建重工集團(tuán)簡(jiǎn)介3第3頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二41.2 行業(yè)地位國(guó)內(nèi)首家地下掘進(jìn)裝備領(lǐng)域工程技術(shù)研究中心；以地下工程裝備為主要發(fā)展方向的國(guó)家認(rèn)定企業(yè)技術(shù)中心；中國(guó)工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)掘進(jìn)機(jī)械分會(huì)副會(huì)長(zhǎng)單位；全國(guó)建筑施工機(jī)械與設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)副主任委員單位；國(guó)家級(jí)信息化和工業(yè)化深度融合示范企業(yè)國(guó)家863計(jì)劃成果產(chǎn)業(yè)化基地；博士后科研流動(dòng)站協(xié)作研發(fā)中心；中國(guó)工程機(jī)械制造商50強(qiáng)企業(yè)；十二五國(guó)家863計(jì)劃TBM項(xiàng)目牽頭單位。4第4頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二51.3 技術(shù)能力擁有1個(gè)國(guó)家級(jí)和1個(gè)省

3、級(jí)技術(shù)中心，已組建地下掘進(jìn)裝備工程技術(shù)研究中心、博士后流動(dòng)站協(xié)作研發(fā)中心，在湖南、甘肅建立了兩個(gè)地下工程裝備制造基地，在長(zhǎng)沙、北京、蘭州等地建立了9個(gè)研究院，擁有專業(yè)研發(fā)人員600余人。5第5頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二企業(yè)技術(shù)中心（研究設(shè)計(jì)總院）掘進(jìn)機(jī)研究院機(jī)械研究院電氣技術(shù)研究院液壓技術(shù)研究院工藝技術(shù)研究院施工技術(shù)研究院軌道裝備研究院軌道裝備實(shí)驗(yàn)室地下工程實(shí)驗(yàn)室蘭州研究院北京研究院6第6頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二7長(zhǎng)沙園區(qū)全景（集團(tuán)公司）7第7頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二 1.4 地鐵盾構(gòu)設(shè)計(jì)生產(chǎn)概

4、況 已經(jīng)生產(chǎn)土壓及泥水盾構(gòu)50余臺(tái)，運(yùn)用于北京、長(zhǎng)沙、西安、成都等多個(gè)城市。2022/9/6第8頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二二、地下工程新裝備二十一世紀(jì)是地下空間大開發(fā)的世紀(jì)，作為地下工程裝備領(lǐng)域的專業(yè)企業(yè)，鐵建重工重點(diǎn)研發(fā)了雙模斜井式TBM、全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)、大直徑泥水平衡盾構(gòu)、隧道預(yù)切槽機(jī)械、鏈刀式連續(xù)墻設(shè)備、礦山法隧道機(jī)械等系列地下工程新裝備。9第9頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二2.1 長(zhǎng)距離、大坡度、雙模式斜井TBM10第10頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二1、工程對(duì)象： 神華新街臺(tái)格廟礦區(qū)2、工程特點(diǎn)

5、：斜井坡度-6，最大埋深680m，總長(zhǎng)6500m；巖體平均抗壓強(qiáng)度40-60MPa，局部存在高壓富水層、軟巖變形及斷層破碎帶等不良地質(zhì)；工程具有 “深埋超長(zhǎng)、連續(xù)下坡、富水高壓、地層多變”等難點(diǎn)；首次采用具有“安全、快速、環(huán)?！眱?yōu)勢(shì)的全斷面掘進(jìn)機(jī)法施工。11第11頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二中國(guó)鐵建重工集團(tuán)有限公司斜井?dāng)嗝娌贾弥鞲本δ埽好禾亢洼o助運(yùn)輸。斜井采用管片支護(hù)，內(nèi)徑6600mm，外徑7300mm。出碴方式：連續(xù)皮帶機(jī)；管片物料運(yùn)輸：無軌膠輪車。鉆孔巖芯照片 12第12頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二3、技術(shù)難點(diǎn)高埋深復(fù)雜工程地質(zhì)

6、長(zhǎng)距離掘進(jìn)對(duì)設(shè)備可靠性要求；大坡度下坡掘進(jìn)對(duì)設(shè)備的特殊要求，包括開挖、出碴、排水、設(shè)備布置等；高進(jìn)尺（500m/月）和物料運(yùn)輸效率的矛盾；可能遇到的有害氣體對(duì)設(shè)備的安全要求；設(shè)備具備兩種工作模式且快速轉(zhuǎn)換要求。中國(guó)鐵建重工集團(tuán)有限公司1313第13頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二4、設(shè)備配置 為滿足工程地質(zhì)復(fù)雜多變和高進(jìn)尺要求，設(shè)備采用雙模式TBM，具備土壓平衡盾構(gòu)和單護(hù)盾TBM兩種模式，兩種不同模式主要體現(xiàn)在刀盤型式和出渣方式的差異。盾構(gòu)模式TBM模式14第14頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二盾構(gòu)模式TBM模式兩種模式下的主機(jī)配置15第15

7、頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二刀盤（TBM模式）刀盤（盾構(gòu)模式）兩種模式下的刀盤配置16第16頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二設(shè)備功能開挖出碴管片襯砌同步填充主體功能刀盤：EPB模式和TBM模式EPB模式開口率：32%開挖螺旋輸送機(jī)（EPB模式）皮帶機(jī)（TBM模式）出碴管片拼裝機(jī)襯砌作業(yè)每環(huán)作業(yè)時(shí)間：約25min管片襯砌單液漿、雙液漿豆礫石、干粉、粉煤灰同步填充17第17頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二物料倒運(yùn)通風(fēng)、除塵冷卻、潤(rùn)滑抽水、排污輔助功能管片倒運(yùn)吊機(jī)、管片卸載吊機(jī)豆礫石吊裝、存儲(chǔ)、噴射裝置物料倒運(yùn)一次壓入

8、式通風(fēng)、二次風(fēng)機(jī)干式除塵器、除塵風(fēng)管通風(fēng)除塵大容量水箱、空冷機(jī)氣動(dòng)油脂泵、齒輪油泵冷卻潤(rùn)滑水管卷筒、排污泵污水處理設(shè)備抽水排污18第18頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二參數(shù)類型名稱技術(shù)參數(shù)值/說明總體概述管片參數(shù)外徑7300mm，內(nèi)徑6600mm，寬度1500mm整機(jī)參數(shù)長(zhǎng)度約230m，重量約1200t，裝機(jī)功率4800kw刀盤最大開挖直徑7620mm刀具配置滾刀+切刀+邊刮刀（EPB模式），滾刀+邊刮刀（TBM模式）主驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)型式變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，功率8315kw，轉(zhuǎn)速0-6.4rpm，額定扭矩8300kNm盾體盾體型式前盾+中盾+尾盾，分塊式設(shè)計(jì)，盾體長(zhǎng)度9m，設(shè)計(jì)有

9、穩(wěn)定器推進(jìn)系統(tǒng)推力額定推力42000kN，最大推力49000kN,推進(jìn)行程2200mm出碴系統(tǒng)螺旋輸送機(jī)出碴能力450m/h,最大通過粒徑350mm主機(jī)皮帶機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)（30kw），出碴能力850t/h后配套皮帶機(jī)變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)（160kw），出碴能力850t/h襯砌支護(hù)管片拼裝機(jī)中空式，機(jī)械式抓取壁后填充豆礫石噴射機(jī)215m/h雙液注漿系統(tǒng)雙液注漿：28m/h；二次補(bǔ)漿：12m/h粉料攪拌泵送系統(tǒng)28m/h排污系統(tǒng)主機(jī)內(nèi)排污能力排污泵：30m/h，揚(yáng)程25m；應(yīng)急備用：2150m/h后配套拖車排污能力排污泵：50m/h，揚(yáng)程140m；應(yīng)急備用：2150m/h洞內(nèi)污水處理能力50m/h通風(fēng)除塵通風(fēng)

10、一次壓入式通風(fēng)（風(fēng)管直徑2200mm），二次通風(fēng)：20m/s除塵干式除塵器：600m/min主要技術(shù)參數(shù)19第19頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二2.2、十二五國(guó)家863計(jì)劃課題 8m級(jí)全斷面硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）20第20頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二主要技術(shù)參數(shù)整機(jī)整機(jī)長(zhǎng)度約182m整機(jī)重量約1500t刀盤刀盤型式平面圓角過渡式開挖直徑8m（裝新刀時(shí)）刀具數(shù)量32把正面滾刀/19英寸，4把中心雙刃滾刀/17英寸，12把邊滾刀/19英寸刀盤驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)功率3500kW（可擴(kuò)展）最大轉(zhuǎn)速9.3rpm最大扭矩7,720kNm推進(jìn)系統(tǒng)最大推進(jìn)速度

11、150mm/min最大有效推力26,467kN支撐系統(tǒng)最大有效支撐力59,998kN后支撐總有效支撐力4,907kN主機(jī)皮帶機(jī)輸送能力950t/h 功率配置總功率約4,982kW21第21頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二2.3、大直徑泥水平衡盾構(gòu)22第22頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二工程對(duì)象：蘭州地鐵穿越黃河，沈陽地鐵穿越渾河主要解決高含量大粒徑卵石的輸送問題主要技術(shù)參數(shù)整機(jī)整機(jī)長(zhǎng)度約90m盾構(gòu)及后配套總重約500t刀盤刀盤結(jié)構(gòu)及刀具復(fù)合式主驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速 02.95rpm最大扭矩5,367kNm盾體型式鉸接式、倒錐形設(shè)計(jì)推進(jìn)系統(tǒng)最大推進(jìn)速度6

12、0mm/min泥漿循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)漿流量700 m3/h出漿流量800 m3/h功率配置合計(jì)（約）2050kW23第23頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二2.4、十二五國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題拱架式隧道預(yù)切槽設(shè)備24第24頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二中心軸式隧道預(yù)切槽設(shè)備（將用于寶蘭線施工）25第25頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二1、工作原理隧道預(yù)切槽技術(shù)就是在隧道工作面開挖（或爆破）之前，利用設(shè)備上安裝的特制鏈?zhǔn)綑C(jī)械切刀沿隧道斷面外廓周邊連續(xù)切割出一條具有一定厚度和深度的的窄槽（一般厚度約10110厘米、深212米），同

13、時(shí)利用與切刀連接成一體的混凝土注漿裝置向槽內(nèi)同步注入混凝土（隔振槽不注漿），從而在隧道開挖面外廓形成一個(gè)起預(yù)先支護(hù)作用的連續(xù)混凝土殼體。當(dāng)混凝土拱殼達(dá)到一定強(qiáng)度后，即可在該殼體的保護(hù)下進(jìn)行工作面的挖掘、渣土裝運(yùn)及后期仰拱制作、襯砌防水等施工作業(yè)。其要點(diǎn)：按隧道輪廓機(jī)械切槽并同步注入速凝早強(qiáng)混凝土形成預(yù)支護(hù)拱殼。26第26頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二2、適用范圍（1）對(duì)覆蓋層沉降有較高要求的工程或區(qū)段，適合覆蓋層很薄的未固結(jié)地層和軟巖地層的隧道施工；（2）對(duì)地表構(gòu)造物可能造成不良影響的工程或區(qū)段，適合城市地鐵等地表建筑物密集地點(diǎn)下的隧道施工；（3）可能對(duì)地下鄰接構(gòu)造

14、物造成損壞或不良影響的工程或區(qū)段，適合超近隧道、緊鄰地下建筑物及地下管線的隧道施工；（4）老舊隧道的改擴(kuò)建工程。27第27頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二3、施工工序流程：1、切槽流程：掌子面預(yù)處理（必要時(shí)地面鋪鋼板 ）預(yù)切槽機(jī)找正定位預(yù)切槽機(jī)調(diào)支腿進(jìn)刀切槽退刀裝滑膜進(jìn)刀環(huán)切并灌注混凝土（及時(shí)清理渣土）退刀清注漿管卸滑膜切槽機(jī)后退讓位掌子面開挖、出渣留核心土掌子面和拱璧噴混凝土找平 打鎖腳錨桿（或灌樁）開溝裝支撐地梁（預(yù)計(jì)24小時(shí)后重復(fù)以上工序）2、仰拱和二襯流程：仰拱棧橋 拆卸支撐地梁開挖地面做仰拱鋪設(shè)防水板綁扎鋼筋施工二次襯砌（預(yù)計(jì)24小時(shí)后重復(fù)以上工序）。3、根

15、據(jù)施工設(shè)備尺寸及施工場(chǎng)地需要，擬定仰拱封閉距離掌子面為45m以內(nèi)，力爭(zhēng)達(dá)到35m規(guī)范要求。28第28頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二4、技術(shù)優(yōu)勢(shì)（1）保證安全；（2）控制沉降；（3）有效隔震；（4）提高工效；（5）經(jīng)濟(jì)便捷。29第29頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二項(xiàng)目單位參數(shù)鏈刀切割線速度m/min0-85切槽深度m0-8切槽厚度mm350單環(huán)成拱長(zhǎng)度m0-7.5切削仰角度3-7鏈刀伸縮行程mm0-8400刀梁伸縮行程mm0-2700回轉(zhuǎn)速度m/min0-0.2回轉(zhuǎn)角度0-215滑模注漿速度m/h30行走速度Km/h0-1.4電纜卷筒行程m

16、100適用巖土抗壓強(qiáng)度MP40適用隧道切槽半徑（最大內(nèi)徑）m5.30-7.30液壓系統(tǒng)壓力MPa35中心軸離地工作高度mm2190-2750電源10KV/400V裝機(jī)容量kW500整機(jī)重量t185操作方式司機(jī)室 + 遙控5、YQC7000預(yù)切槽設(shè)備技術(shù)參數(shù)30第30頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二2.5、新型鏈刀式連續(xù)墻設(shè)備工作裝置主機(jī)31第31頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二321、工作原理主要由主機(jī)和工作裝置兩大部分組成，主機(jī)沿成墻方向移動(dòng)；工作裝置由多節(jié)切割箱與鏈刀組成，箱體逐段插入地基土層，做垂直向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)成墻設(shè)計(jì)深度后，沿成墻

17、方向橫移，做水平切割運(yùn)動(dòng)；同時(shí)后臺(tái)開啟同步注漿系統(tǒng)，水泥或膨潤(rùn)土漿液通過箱體從最下端兩側(cè)噴出，原土層和水泥漿液通過鏈刀旋轉(zhuǎn)進(jìn)行均勻的混合攪拌，漿液凝固后形成一道平整、連續(xù)、具有防滲（水）、擋土功能的連續(xù)地下墻體。 32第32頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二332、適用范圍適用于建筑物基礎(chǔ)工程、地下通道及盾構(gòu)豎井、大型垃圾填埋場(chǎng)、地鐵交叉工作井、港灣以及大型水庫(kù)堤防等臨時(shí)擋土防滲墻、主體結(jié)構(gòu)防滲墻及地基改良用地下連續(xù)墻等工程。 33第33頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二3、施工流程（1）、前期準(zhǔn)備：對(duì)待切地層進(jìn)行土樣采集、測(cè)試，確定切削液和固化

18、液的配比。（2）、挖掘前導(dǎo)溝、鋪設(shè)鋼板（3）、設(shè)備進(jìn)場(chǎng)、按順序組裝配重、刀架、后泵站等 （4）、擺正連續(xù)墻設(shè)備，組裝切割箱，向下切割打入土層（5）、根據(jù)土層情況，按一步法或三步法攪拌成墻,并取樣檢測(cè)泥漿的流動(dòng)性、泌水率、比重。（6）、插入H型芯材（7）、施工完畢后或需轉(zhuǎn)角時(shí)，切割箱拔除分解。3434第34頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二354、技術(shù)優(yōu)勢(shì)（1）經(jīng)濟(jì)性好：a、相同的強(qiáng)度能力下，該工法可降低連續(xù)墻的成型厚度；b、開挖和回填方量小；c、根據(jù)墻體強(qiáng)度要求，不受限制的插入合適的工字鋼等芯材。35第35頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二36（

19、2）高適應(yīng)性：a、適用于各類土層和較松散的砂礫石層，可以根據(jù)不同的地層特點(diǎn)選擇不同的切割刀。b、成墻厚度可以在550-850mm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，通過更換刀具和調(diào)整排列方式，滿足不同成墻厚度和地質(zhì)的施工要求。適應(yīng)于 滾石、石子較多地層適應(yīng)于硬質(zhì)粘土層標(biāo)準(zhǔn)刀具36第36頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二37（3）成墻品質(zhì)好：在墻體深度方向上，可保證均勻的水泥土質(zhì)量，提高強(qiáng)度，離散性小，可成型無縫連接的連續(xù)墻，截水性能好；三軸TRD37第37頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二38（4）高安全性：與其他傳統(tǒng)連續(xù)墻成型設(shè)備相比，該主機(jī)機(jī)高僅10米重心低，穩(wěn)定性

20、好，大大減小傾翻的危險(xiǎn)；30米或更高10米38第38頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二39（5）高精度：切割裝置箱體內(nèi)設(shè)置垂直傾斜儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)顯示，實(shí)現(xiàn)了全過程對(duì)墻體深度和厚度方向垂直精度的控制。39第39頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二TRD工法相比其他連續(xù)墻工法的比較40序號(hào)項(xiàng)目連續(xù)墻施工LSJ60()三軸攪拌樁施工(30米)連續(xù)墻抓斗（60米）1適用場(chǎng)合軟土層、砂土層、較松散的砂礫石層軟土層砂土層、較松散的砂礫石層2成墻止水性好一般好3材料利用率可利用70%原土可利用60%原土全部使用混凝土4成墻水泥含量原土的20-30%原土的20-30%混凝土5安全性好最差較好6工作效率200-300方/臺(tái)班70-80方/臺(tái)班45-60方/臺(tái)班40第40頁，共46頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)47分，星期二5、主