地下工程裝備及其新技術(shù)

1、1中國(guó)鐵建重工集團(tuán)有限公司湖南長(zhǎng)沙 2016年8月地下工程裝備及其新技術(shù)1匯 報(bào) 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(jì)是地下工程裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的黃金時(shí)代 地下工程數(shù)量增加 單個(gè)工程規(guī)模變大地下工程難度增加機(jī)械施工比例增加超大直徑超長(zhǎng)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(jì)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(diǎn) 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(cè)技術(shù)滾刀狀態(tài)監(jiān)測(cè)方案監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)滾刀轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)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(yàn)臺(tái)最高試驗(yàn)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(yàn)臺(tái)遠(yuǎn)期目標(biāo)工程：渤海煙大隧道/瓊州海峽隧道/臺(tái)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(jì)方案一、地下工程裝備新技術(shù)11機(jī)器人輔助作業(yè)技術(shù)一、地下工程裝備新技術(shù)機(jī)械手輔助換刀作業(yè)12機(jī)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(jī)械手清洗作業(yè)伸縮臂式機(jī)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(dòng)密封防凍管路刀盤冷凍管路液壓輔助脫困驅(qū)動(dòng)扭矩提高100%。裝機(jī)功率可降低25%。永磁同步驅(qū)動(dòng)效率提高10%（已申請(qǐng)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(dòng)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(jì)+潤(rùn)滑控制方式 10bar技術(shù)成熟，下一步目標(biāo)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(dòng)技術(shù) 減少傳動(dòng)能量損失，提高驅(qū)動(dòng)效率5%。 提高驅(qū)動(dòng)能力，相同體積下，驅(qū)動(dòng)能力提高100%。 節(jié)約安裝空間，相同驅(qū)動(dòng)能力下，電機(jī)體積減小50%。異步電機(jī)減速

4、器齒輪永磁同步電機(jī)齒輪傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)永磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)一、地下工程裝備新技術(shù)17永磁同步驅(qū)動(dòng)技術(shù)一、地下工程裝備新技術(shù)18電液混合驅(qū)動(dòng)技術(shù) 液壓輔助脫困驅(qū)動(dòng)扭矩提高100%。 設(shè)備裝機(jī)功率降低10%。液壓馬達(dá)變頻電機(jī)一、地下工程裝備新技術(shù)19刀盤伸縮與擺動(dòng)技術(shù) 為更換刀具提供空間，顯著降低施工風(fēng)險(xiǎn)。 主軸承推力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)?！吧宪浵掠病钡貙拥倪m應(yīng)性掘進(jìn)。一、地下工程裝備新技術(shù)2021211-刀盤及其驅(qū)動(dòng)裝置、2-開(kāi)挖艙、3-盾體、4-螺旋輸送機(jī)、5-一級(jí)篩分機(jī)構(gòu)、6-皮帶輸送機(jī)、7-渣土與泥漿的攪拌罐、8-二級(jí)篩分機(jī)構(gòu)、9-小顆粒渣土儲(chǔ)存罐。一、地下工程裝備新技術(shù)細(xì)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(jī)：帶式螺旋+破碎機(jī)22在線離線一、地下工程裝備新技術(shù)雙模式盾構(gòu)機(jī)：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(jī)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(yàn)多相流態(tài)耦合分析卵石流動(dòng)仿真分析一、地下工程裝備新技術(shù)25 快速支護(hù)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(hù)技術(shù)渣料垂直輸送技術(shù) 提升高度超過(guò)200m。 輸送能力大于1000t/h。一、地下工程裝備新技術(shù)27移動(dòng)互聯(lián)監(jiān)控技術(shù)自動(dòng)掘進(jìn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平臺(tái)一、地下工程裝備新技術(shù)28移動(dòng)互聯(lián)監(jiān)控技術(shù)移動(dòng)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(jì)數(shù)據(jù)容量達(dá)2000臺(tái)套盾構(gòu)/TBM。 監(jiān)控中心具有故障診斷及專家系統(tǒng)開(kāi)放式平臺(tái)。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(jī)器人變速箱/刀座焊接機(jī)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(jī)器人搬運(yùn)作業(yè)切割機(jī)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(yàn)臺(tái)減速機(jī)試驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)綜合試驗(yàn)臺(tái)大型綜合工業(yè)性試驗(yàn)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(yàn)臺(tái)綜合試驗(yàn)中心大型綜合工業(yè)性試驗(yàn)技術(shù)4m直徑TBM整機(jī)試驗(yàn)臺(tái)一、地下工程裝備新技術(shù)3334大型綜合工業(yè)性試驗(yàn)技術(shù) 泥漿環(huán)流系統(tǒng)綜合試驗(yàn)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(yàn)技術(shù) 盾構(gòu)施工高壓水射流技術(shù)試驗(yàn)臺(tái)一、地下工程裝備新技術(shù)3536大型綜合工業(yè)性試驗(yàn)技術(shù)超高壓（20bar）主驅(qū)動(dòng)密封技術(shù)試驗(yàn)臺(tái)一、地下工程裝備新技術(shù)3637大型綜合工業(yè)性試驗(yàn)技術(shù)盾構(gòu)鉸接密封技術(shù)試驗(yàn)臺(tái)一、地下工程裝備新技術(shù)3738大型綜合工業(yè)性試驗(yàn)技術(shù)盾構(gòu)螺旋輸送技術(shù)試驗(yàn)臺(tái)反力座土箱1豎直螺旋機(jī)皮帶機(jī)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(kāi)挖直徑6460mm神華集團(tuán)新疆瑪納斯礦區(qū)煤礦副平硐工程總長(zhǎng)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(hù)盾TBM，開(kāi)挖直徑7630mm神華集團(tuán)補(bǔ)連塔煤礦斜井工程總長(zhǎng)度2745m2015年7月始發(fā)，2015年12月貫通最高月進(jìn)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(kāi)挖直徑7620mm神華集團(tuán)新街礦區(qū)煤礦斜井工程總長(zhǎng)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(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目2015年3月始發(fā)開(kāi)挖直徑7.93m最高日進(jìn)尺86.5m最高月進(jìn)尺1209m累計(jì)進(jìn)尺10km二、地下工程裝備典型應(yīng)用全斷面施工裝備敞開(kāi)式TBM44敞開(kāi)式TBM新疆某引水隧洞開(kāi)挖直徑6.53m隧洞總長(zhǎng)度20m2計(jì)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(hù)盾TBM蘭州新水源地引水工程開(kāi)挖直徑5.49m2016年5月正式掘進(jìn)預(yù)計(jì)2017年6月貫通擬掘進(jìn)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(jī)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(wú)水砂礫石地層沈陽(yáng)/南昌等地的富水砂層國(guó)內(nèi)市場(chǎng)保有量近200臺(tái)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(zhǎng)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(jī)48土壓平衡盾構(gòu)機(jī) 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(hào)線(6臺(tái)套)深覆土40m、10bar高壓密封、自動(dòng)控制土壓、慢速掘進(jìn)（長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)/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(jī)珠海機(jī)場(chǎng)城際鐵路隧道工程開(kāi)挖直徑8.83m，共計(jì)6臺(tái)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(jī)二、地下工程裝備典型應(yīng)用鄭州機(jī)場(chǎng)城際鐵路，12.77m天津機(jī)場(chǎng)城際鐵路，11.92m京沈客專望京隧道， 10.82m長(zhǎng)沙鴨子鋪隧道，14.93m全斷面施工裝備52泥水平衡盾構(gòu)機(jī)沈陽(yáng)地鐵9號(hào)線穿越渾河隧道富水砂層、卵礫石層單線連續(xù)掘進(jìn)2400m，平

11、均月進(jìn)尺超350m精密籌劃1臺(tái)盾構(gòu)掘進(jìn)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(jī)蘭州穿越黃河隧道，2014年富水砂卵石，開(kāi)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(kāi)挖直徑3.785m武漢市政電力隧道開(kāi)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(guó)產(chǎn)全電腦三臂鑿巖臺(tái)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(tái)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(tái)施工排險(xiǎn)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(guó)家科技支撐計(jì)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(hù)盾式掘錨機(jī)神華集團(tuán)內(nèi)蒙古神東礦區(qū)煤礦巷道工程設(shè)計(jì)月進(jìn)尺3600m防爆型設(shè)計(jì)開(kāi)挖、運(yùn)渣、支護(hù)同步完成二、地下工程裝備典型應(yīng)用特種施工裝備6162臺(tái)北捷運(yùn)萬(wàn)大線CQ850標(biāo)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(tái)北捷運(yùn)萬(wàn)大線CQ850標(biāo)段名稱參數(shù)潛盾類型土壓平衡潛盾機(jī)主機(jī)長(zhǎng)度/整機(jī)長(zhǎng)度約9.8m

13、/約71m刀盤開(kāi)挖直徑6280mm，開(kāi)口率約58%主驅(qū)動(dòng)變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，額定扭矩4750kNm拖車數(shù)量6節(jié)拖車+1節(jié)連接橋裝機(jī)功率約1300kW潛盾機(jī)體方案及參數(shù)二、地下工程裝備典型應(yīng)用6364臺(tái)北捷運(yùn)萬(wàn)大線CQ850標(biāo)段連接橋1#皮帶機(jī)同步注漿系統(tǒng)液壓泵站配電櫃變頻櫃變壓器2#皮帶機(jī)電纜存儲(chǔ)區(qū)預(yù)留製冷區(qū)污水罐冷卻水系統(tǒng)空壓機(jī)膨潤(rùn)土系統(tǒng)控制室針對(duì)50m小轉(zhuǎn)彎半徑潛盾機(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn)：1、主動(dòng)加被動(dòng)鉸接(中折)；2、螺旋輸送機(jī)前盾帶球鉸(球型接頭)；3、皮帶機(jī)分兩段；4、拖車及連接橋長(zhǎng)度相對(duì)縮短。二、地下工程裝備典型應(yīng)用6465臺(tái)北捷運(yùn)萬(wàn)大線CQ850標(biāo)段高壓聚氨酯密封重載齒輪高密度減速機(jī)大功率變頻電機(jī)

14、二、地下工程裝備典型應(yīng)用6566臺(tái)北捷運(yùn)萬(wàn)大線CQ850標(biāo)段機(jī)上注漿孔用於機(jī)上灌漿作業(yè)，如膨潤(rùn)土等加泥材料，可及時(shí)填充盾殼與地層間空隙。機(jī)上注漿孔二、地下工程裝備典型應(yīng)用6667臺(tái)北捷運(yùn)萬(wàn)大線CQ850標(biāo)段採(cǎi)用成熟的主動(dòng)+被動(dòng)鉸接(雙中折)方式，可滿足最小轉(zhuǎn)彎半徑100m的需求。主動(dòng)鉸接被動(dòng)鉸接二、地下工程裝備典型應(yīng)用6768臺(tái)北捷運(yùn)萬(wàn)大線CQ850標(biāo)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(tái)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(dòng)方式電驅(qū)液驅(qū)/電驅(qū)人艙單艙雙艙鉸接方