地下工程裝備及其新技術(shù)

11中國(zhōnɡɡuó)鐵建重工集團(tuán)有限公司湖南·長沙2016年8月地下工程裝備(zhuāngbèi)及其新技術(shù)共七十四頁2匯報(bào)提綱二、地下工程裝備應(yīng)用(yìngyòng)案例一、地下工程裝備(zhuāngbèi)新技術(shù)三、思考和建議共七十四頁3一、地下工程裝備(zhuāngbèi)新技術(shù)共七十四頁4一、地下工程裝備(zhuāngbèi)新技術(shù)21世紀(jì)(shìjì)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距離深埋高壓地質(zhì)多變共七十四頁分體式(tǐshì)刀座整體式刀座鑲合金(héjīn)耐磨板刀盤刀具耐磨技術(shù)共七十四頁66重載滾刀(ɡǔndāo)-刀座設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)一、地下工程裝備(zhuāngbèi)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A5共七十四頁7一、地下工程裝備(zhuāngbèi)新技術(shù)滾刀(ɡǔndāo)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)速刀具磨損量共七十四頁8滾刀(ɡǔndāo)狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)滾刀(ɡǔndāo)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)共七十四頁9刀具常壓更換(gēnhuàn)技術(shù)滾刀常壓更換試驗(yàn)臺最高試驗(yàn)(shìyàn)壓力16bar常壓換刀一、地下工程裝備新技術(shù)共七十四頁10刀具(dāojù)常壓更換技術(shù)常壓換刀試驗(yàn)臺遠(yuǎn)期(yuǎnqī)目標(biāo)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)共七十四頁11刀具常壓更換(gēnhuàn)技術(shù)常壓刀盤設(shè)計(jì)方案一、地下工程裝備(zhuāngbèi)新技術(shù)共七十四頁12機(jī)器人輔助作業(yè)(zuòyè)技術(shù)一、地下工程裝備(zhuāngbèi)新技術(shù)機(jī)械手輔助換刀作業(yè)共七十四頁13機(jī)器人輔助作業(yè)(zuòyè)技術(shù)一、地下工程裝備(zhuāngbèi)新技術(shù)關(guān)節(jié)式機(jī)械手清洗作業(yè)伸縮臂式機(jī)械手清洗作業(yè)共七十四頁冷凍(lěngdòng)刀盤技術(shù)一、地下工程裝備(zhuāngbèi)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共七十四頁液壓輔助脫困驅(qū)動扭矩提高100%。裝機(jī)功率可降低25%。永磁同步驅(qū)動效率(xiàolǜ)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(zhuāngbèi)新技術(shù)電液混合驅(qū)動技術(shù)共七十四頁橡膠(xiàngjiāo)密封聚氨酯密封(mìfēng)橡膠密封

密封材料制備+密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)+潤滑控制方式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)共七十四頁17永磁同步驅(qū)動(qūdònɡ)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(nénglì)，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(jī)體積減小50%。異步電機(jī)減速器齒輪永磁同步電機(jī)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)共七十四頁18永磁同步(tóngbù)驅(qū)動技術(shù)一、地下工程裝備(zhuāngbèi)新技術(shù)共七十四頁19電液混合(hùnhé)驅(qū)動技術(shù)液壓輔助脫困驅(qū)動(qūdònɡ)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)共七十四頁20刀盤伸縮(shēnsuō)與擺動技術(shù)為更換(gēnhuàn)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。“上軟下硬”地層的適應(yīng)性掘進(jìn)。一、地下工程裝備新技術(shù)共七十四頁21211-刀盤及其驅(qū)動裝置(zhuāngzhì)、2-開挖艙、3-盾體、4-螺旋輸送機(jī)、5-一級篩分機(jī)構(gòu)、6-皮帶輸送機(jī)、7-渣土與泥漿的攪拌罐、8-二級篩分機(jī)構(gòu)、9-小顆粒渣土儲存罐。21一、地下工程裝備(zhuāngbèi)新技術(shù)細(xì)顆?；厥占夹g(shù)共七十四頁22一、地下工程裝備(zhuāngbèi)新技術(shù)雙模式盾構(gòu)機(jī)：帶式螺旋(luóxuán)+破碎機(jī)共七十四頁在線(zàixiàn)離線23一、地下工程裝備(zhuāngbèi)新技術(shù)雙模式盾構(gòu)機(jī)：在線/離線共七十四頁24大粒徑卵礫石(lìshí)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(shīgōng)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)共七十四頁25大粒徑卵礫石高效(ɡāoxiào)破碎技術(shù)高水壓密封(mìfēng)試驗(yàn)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)共七十四頁快速支護(hù)(zhīhù)系統(tǒng)：TBM地質(zhì)適應(yīng)性“瓶頸”

。一、地下工程裝備(zhuāngbèi)新技術(shù)圍巖快速支護(hù)技術(shù)共七十四頁27渣料垂直輸送(shūsònɡ)技術(shù)提升(tíshēng)高度超過200m。輸送能力大于1000t/h。一、地下工程裝備新技術(shù)共七十四頁28移動(yídòng)互聯(lián)監(jiān)控技術(shù)自動(zìdòng)掘進(jìn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平臺一、地下工程裝備新技術(shù)共七十四頁29移動(yídòng)互聯(lián)監(jiān)控技術(shù)移動(yídòng)端監(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)共七十四頁30關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件智能化制造(zhìzào)技術(shù)刀盤/盾體焊接(hànjiē)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)共七十四頁31關(guān)鍵(guānjiàn)結(jié)構(gòu)件智能化制造技術(shù)機(jī)器人搬運(yùn)(bānyùn)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)共七十四頁32主軸承(zhóuchéng)試驗(yàn)臺減速機(jī)試驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)(xìtǒng)綜合試驗(yàn)臺大型綜合工業(yè)性試驗(yàn)技術(shù)一、地下工程裝備新技術(shù)共七十四頁3333TBM電液控制系統(tǒng)(kònɡzhìxìtǒnɡ)試驗(yàn)臺綜合(zōnghé)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)臺一、地下工程裝備新技術(shù)共七十四頁3434大型綜合(zōnghé)工業(yè)性試驗(yàn)技術(shù)

泥漿環(huán)流系統(tǒng)(xìtǒng)綜合試驗(yàn)技術(shù)一、地下工程裝備新技術(shù)共七十四頁3535大型(dàxíng)綜合工業(yè)性試驗(yàn)技術(shù)

盾構(gòu)施工(shīgōng)高壓水射流技術(shù)試驗(yàn)臺一、地下工程裝備新技術(shù)共七十四頁3636大型(dàxíng)綜合工業(yè)性試驗(yàn)技術(shù)超高壓（＞20bar）主驅(qū)動(qūdònɡ)密封技術(shù)試驗(yàn)臺一、地下工程裝備新技術(shù)共七十四頁3737大型綜合(zōnghé)工業(yè)性試驗(yàn)技術(shù)盾構(gòu)鉸接(jiǎojiē)密封技術(shù)試驗(yàn)臺一、地下工程裝備新技術(shù)共七十四頁3838大型綜合工業(yè)性試驗(yàn)(shìyàn)技術(shù)盾構(gòu)螺旋輸送(shūsònɡ)技術(shù)試驗(yàn)臺反力座土箱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)共七十四頁39二、地下工程裝備(zhuāngbèi)典型應(yīng)用共七十四頁40二、地下工程裝備典型(diǎnxíng)應(yīng)用出渣支護(hù)開挖全斷面施工(shīgōng)裝備鉆爆法施工裝備特種施工裝備共七十四頁41復(fù)合式TBM，開挖(kāiwā)直徑Φ6460mm神華集團(tuán)新疆瑪納斯礦區(qū)(kuànɡqū)煤礦副平硐工程總長度5900m2012年始發(fā)，2014年貫通二、地下工程裝備典型應(yīng)用全斷面施工裝備出渣支護(hù)開挖共七十四頁42單護(hù)盾TBM，開挖(kāiwā)直徑Φ7630mm神華集團(tuán)補(bǔ)連塔煤礦斜井工程(gōngchéng)總長度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)用全斷面施工裝備出渣支護(hù)開挖共七十四頁43雙模式TBM，開挖(kāiwā)直徑Φ7620mm神華集團(tuán)新街礦區(qū)(kuànɡqū)煤礦斜井工程總長度6500m×2二、地下工程裝備典型應(yīng)用全斷面施工裝備出渣支護(hù)開挖共七十四頁44吉林中部引松供水工程國家(guójiā)863計(jì)劃項(xiàng)目2015年3月始發(fā)開挖直徑Φ7.93m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(diǎnxíng)應(yīng)用全斷面施工裝備出渣支護(hù)開挖敞開式TBM共七十四頁45敞開式TBM新疆某引水隧洞開挖直徑(zhíjìng)Φ6.53m隧洞總長度20m×2計(jì)劃2016年9月始發(fā)二、地下工程裝備(zhuāngbèi)典型應(yīng)用全斷面施工裝備出渣支護(hù)開挖共七十四頁46雙護(hù)盾TBM蘭州新水源地引水(yǐnshuǐ)工程開挖直徑Φ5.49m2016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(zhuāngbèi)典型應(yīng)用全斷面施工裝備出渣支護(hù)開挖共七十四頁47土壓平衡(pínghéng)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(fùshuǐ)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)用全斷面施工裝備出渣支護(hù)開挖共七十四頁48

蘇州北京(běijīnɡ)

合肥(héféi)

長春

西安

上海二、地下工程裝備典型應(yīng)用土壓平衡盾構(gòu)機(jī)共七十四頁49土壓平衡(pínghéng)盾構(gòu)機(jī)

廣州

重慶(zhònɡqìnɡ)

成都

蘭州

福州

南寧二、地下工程裝備典型應(yīng)用共七十四頁50上海地鐵17號線(6臺套)深覆土40m、10bar高壓密封(mìfēng)、自動控制土壓、慢速掘進(jìn)（長時(shí)間停機(jī)/切樁）二、地下工程裝備(zhuāngbèi)典型應(yīng)用全斷面施工裝備出渣支護(hù)開挖共七十四頁51土壓平衡(pínghéng)盾構(gòu)機(jī)珠海(zhūhǎi)機(jī)場城際鐵路隧道工程開挖直徑Φ8.83m，共計(jì)6臺套二、地下工程裝備典型應(yīng)用全斷面施工裝備出渣支護(hù)開挖共七十四頁52泥水(níshuǐ)平衡盾構(gòu)機(jī)二、地下工程裝備典型(diǎnxíng)應(yīng)用鄭州機(jī)場城際鐵路，Φ12.77m天津機(jī)場城際鐵路，Φ11.92m京沈客專望京隧道，Φ10.82m長沙鴨子鋪隧道，Φ14.93m全斷面施工裝備出渣支護(hù)開挖共七十四頁53泥水(níshuǐ)平衡盾構(gòu)機(jī)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(jìn)2400m，平均月進(jìn)尺超350m精密(jīngmì)籌劃1臺盾構(gòu)掘進(jìn)雙線且全線最早完工二、地下工程裝備典型應(yīng)用全斷面施工裝備出渣支護(hù)開挖共七十四頁54泥水(níshuǐ)平衡盾構(gòu)機(jī)蘭州穿越(chuānyuè)黃河隧道，2014年富水砂卵石，開挖直徑Φ6.48m成功3次穿越黃河二、地下工程裝備典型應(yīng)用全斷面施工裝備出渣支護(hù)開挖共七十四頁55德黑蘭排污(páiwū)隧道開挖直徑Φ3.785m武漢市政電力(diànlì)隧道開挖直徑Φ3.76m二、地下工程裝備典型應(yīng)用全斷面施工裝備出渣支護(hù)開挖共七十四頁56國產(chǎn)(guóchǎn)全電腦三臂鑿巖臺車二、地下工程裝備(zhuāngbèi)典型應(yīng)用鉆爆法施工裝備開挖共七十四頁57混凝土濕噴臺車四大系列(xìliè)，滿足各類隧道作業(yè)工況二、地下工程裝備(zhuāngbèi)典型應(yīng)用鉆爆法施工裝備支護(hù)共七十四頁58多功能作業(yè)(zuòyè)車拱架安裝液體炸藥裝填工作平臺施工(shīgōng)排險(xiǎn)作業(yè)。二、地下工程裝備典型應(yīng)用鉆爆法施工裝備支護(hù)開挖共七十四頁59隧道預(yù)切槽裝備(zhuāngbèi)（國家科技支撐計(jì)劃）二、地下工程裝備(zhuāngbèi)典型應(yīng)用特種施工裝備支護(hù)共七十四頁成墻深度60m施工(shīgōng)效率高防滲質(zhì)量好特種(tèzhǒng)施工裝備出渣支護(hù)開挖鏈刀式地下連續(xù)墻設(shè)備（CRW)共七十四頁61ZJM4200護(hù)盾式掘錨機(jī)(máojī)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)開挖、運(yùn)渣、支護(hù)(zhīhù)同步完成二、地下工程裝備典型應(yīng)用特種施工裝備出渣支護(hù)開挖共七十四頁6262臺北捷運(yùn)萬大線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(diǎnxíng)應(yīng)用共七十四頁6363臺北捷運(yùn)萬大線CQ850標(biāo)段名稱參數(shù)潛盾類型土壓平衡潛盾機(jī)主機(jī)長度/整機(jī)長度約9.8m/約71m刀盤開挖直徑6280mm，開口率約58%主驅(qū)動變頻電機(jī)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(jī)功率約1300kW潛盾機(jī)體方案(fāngàn)及參數(shù)二、地下工程裝備典型(diǎnxíng)應(yīng)用共七十四頁6464臺北捷運(yùn)萬大線CQ850標(biāo)段連接橋1#皮帶機(jī)同步(tóngbù)注漿系統(tǒng)液壓泵站配電櫃變頻櫃變壓器2#皮帶機(jī)電纜存儲區(qū)預(yù)留製冷區(qū)污水(wūshuǐ)罐冷卻水系統(tǒng)空壓機(jī)膨潤土系統(tǒng)控制室針對50m小轉(zhuǎn)彎半徑潛盾機(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn)：1、主動加被動鉸接(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、拖車及連接橋長度相對縮短。二、地下工程裝備典型應(yīng)用共七十四頁6565臺北捷運(yùn)萬大線CQ850標(biāo)段高壓(gāoyā)聚氨酯密封重載齒輪高密度減速機(jī)大功率變頻電機(jī)二、地下工程裝備(zhuāngbèi)典型應(yīng)用共七十四頁6666臺北捷運(yùn)萬大線CQ850標(biāo)段機(jī)上注漿孔用於機(jī)上灌漿作業(yè)，如膨潤土等加泥材料，可及時(shí)(jíshí)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(diǎnxíng)應(yīng)用共七十四頁6767臺北捷運(yùn)萬大線CQ850標(biāo)段採用成熟(chéngshú)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(zhuāngbèi)典型應(yīng)用共七十四頁6868臺北捷運(yùn)萬大線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(diǎ