大直径泥水平衡掘进装备关键技术及应用

项目简介：

随着我国城市化进程的加快和快速交通建设的推进升级，未来几年，城市地下交通、穿江越海等隧道工程建设需求的大直径泥水平衡掘进装备（开挖直径9m级以上）数量很大，但其具有开挖舱压力控制精度高、换刀作业危险性大和设计、加工及装配工艺复杂等特点，技术和产品长期被国外垄断，价格高、周期长、服务差。制约我国大直径泥水平衡掘进装备产业发展的技术瓶颈有开挖舱气液压力高精度平衡控制、大功率泥浆环流冲刷、携碴控制、超大尺寸结构件加工与装配精度控制等，而狭小空间刀具清洗、观察及常压换刀更是世界级难题。针对上述难题，铁建重工联合高校、施工单位，在湖南省科技重大专项支持下，产学研用历时5年，实现了完全自主研发的大直径泥水平衡掘进装备关键技术成功普及应用，形成主要创新成果如下：

1、世界首创冷冻刀盘及其冷冻换刀方法，达到国际领先水平。

2、发明了大直径泥水平衡盾构刀盘刀具可视化换刀新技术，极大的提升换刀效率，且极大地减小带压换刀作业的风险，保障了施工安全。

3、突破了大直径泥水平衡开挖舱气液压力高精度独立平衡控制技术，实现了气液压力控制精度＜0.1bar。

4、提出了大功率泥浆环流冲刷与携碴参数匹配控制技术，实现了环流系统结构、地质参数与携碴运行参数匹配和高效出碴。

5、突破了超大尺寸结构件高精度分块与拼装制造工艺技术，保证大直径掘进装备的关键几何尺寸和控制掘进成形精度达到±5mm。

获授权专利31项，其中发明专利15项，实用新型专利13项，外观专利3项；发表论文8篇；制定企业标准1项。湖南省机械工业协会组织的科技成果评价认为：该成果创新性强，整体技术达到国际先进水平，其中“冷冻刀盘”达到国际领先水平。近三年累计实现销售收入23.8亿元，利润4.7万元。在我国郑州机场线豫机城际铁路工程、京沈客专京冀段、常德沅江过江隧道等工程中成功应用，推动了我国高端掘进装备制造业的跨越式发展。

获奖等级：三等奖

完成单位：中国铁建重工集团有限公司；中南大学；湘潭大学