高水压高智能大直径盾构关键技术开发及应用

项目简介

本项目针对高水压高智能大直径盾构关键技术及工程应用中的难点开展科研攻关，解决了复杂地质条件下刀盘系统适应性及刀具常压更换，大直径盾构通风系统智能控制及刀盘驱动系统智能同步控制，复杂工况下的盾构推进系统存在能效低及推进分区耦合，盾构装备的高水压下防水密封等方面的难题，在如下关键技术方面形成突破：

（1）完善了高水压、复杂地质条件下的大直径盾构刀盘系统设计方法，建立刀盘系统设计方案验证试验平台，提出了高水压环境下盾构刀具常压换刀方法，解决了大直径盾构高水压条件下刀盘结构设计及刀具更换难题。

（2）实现了智能控制技术在盾构装备上的应用，研发了盾构二次通风智能控制装置新型轴流风机静叶调节系统，保障了通风质量与设备的可靠性；掌握了大直径盾构刀盘驱动系统大功率电机群智能同步控制技术，将大直径盾构主驱动电机同步性由原来的62%提高到96%，基本避免了大直径盾构主驱动电机因同步性造成的故障，解决了大功率电机群同步控制技术难题。

（3）创新了大直径盾构推进系统控制原理，针对盾构推进系统分组联合驱动的需求和复杂的工况，提出一种基于变频电机驱动定量泵，不同分区采用不同定量泵供油的盾构推进液压系统，解决了大直径盾构推进系统能效低与推进分区耦合大的缺陷，提高了盾构装备适应复杂地质条件的能力。

（4）掌握了盾构密封关键技术设计要点，提出了适用于高水压环境（1.7MPa）下盾构主轴承密封和管片接缝密封设计方案，降低了主轴承系统再制造难度和成本，解决了高水压下盾构装备关键部件和隧道结构防水密封设计难题。

本项目获得发明专利9项，实用新型专利2项，软件著作权1项，研究成果具有原创性、先进性和实用性，整体达到国际领先水平。为跨江越海隧道盾构设计选型提供了关键技术支撑，提高了国产盾构装备的可靠性、安全性和技术水平。

获奖等级：二等奖

完成单位：中铁隧道局集团有限公司、盾构及掘进技术国家重点实验室、河南科技大学、浙江大学