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復合式土壓平衡盾構(gòu)設(shè)備研制及其應用    

    該項目在湖南省科技重大專項和長沙市科技重大專項的支持下，突破了復合式土壓平衡盾構(gòu)設(shè)備研制的核心技術(shù)并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。主要技術(shù)創(chuàng)新如下：

    1.復合式土壓平衡盾構(gòu)總體集成設(shè)計技術(shù)。針對盾構(gòu)施工復雜地質(zhì)條件，利用多領(lǐng)域系統(tǒng)耦合仿真技術(shù)和全局優(yōu)化技術(shù)，建立了復合式土壓平衡盾構(gòu)集成設(shè)計開發(fā)平臺，提出了基于地質(zhì)適應性的盾構(gòu)總體集成設(shè)計準則和總體評價體系，縮短了盾構(gòu)設(shè)計制造周期，降低了盾構(gòu)整機成本。

    2.盾構(gòu)開挖系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)。提出了刀盤地質(zhì)適應性設(shè)計理論，發(fā)明了一種盤形滾刀地質(zhì)適應性設(shè)計方法和多功能刀盤CAD系統(tǒng)，提高了盾構(gòu)開挖系統(tǒng)設(shè)計效率。

    3.基于通用液壓件的復雜液壓系統(tǒng)集成技術(shù)。針對盾構(gòu)在有限空間下工作的特點，采用試驗與數(shù)值計算相結(jié)合的方法，建立了基于通用液壓件的盾構(gòu)液壓系統(tǒng)集成設(shè)計平臺；發(fā)明了一種比例閥控蓄能器的盾構(gòu)刀盤回轉(zhuǎn)驅(qū)動壓力適應液壓控制系統(tǒng)，改變了液壓系統(tǒng)核心技術(shù)和關(guān)鍵元件受制于人的局面。

    4.盾構(gòu)土壓測量及主動控制技術(shù)?；趥鞲衅骷夹g(shù)和信息融合理論，提出了適應不同地質(zhì)條件和工況的盾構(gòu)掘進土壓主動控制策略；研制了集成手動、自動兩種模式緊急關(guān)閉功能的排土系統(tǒng)實現(xiàn)了土壓的準確預測與主動控制。

    5.管片快速拼裝系統(tǒng)設(shè)計制造技術(shù)?；谙到y(tǒng)動力學和運動學理論，創(chuàng)新設(shè)計了管片一次倒運模式，大大提高了管片拼裝效率；提出了管片拼裝機主支撐梁整體式設(shè)計方法，提高了管片拼裝機的制造精度和裝配效率。

    6.高效泡沫系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)。采用試驗和CFD數(shù)值計算相結(jié)合，研制了單路單泵超高壓泡沫注入系統(tǒng)，突破了碴土改良精確控制和堵塞后疏通的技術(shù)瓶頸。

    7.關(guān)鍵部件洞內(nèi)更換及快速始發(fā)過站技術(shù)?；谙到y(tǒng)工程理論、虛擬樣機技術(shù)等設(shè)計方法，構(gòu)建了盾構(gòu)關(guān)鍵部件模塊化設(shè)計體系，實現(xiàn)了盾構(gòu)關(guān)鍵部件的洞內(nèi)維修或更換，縮短了盾構(gòu)始發(fā)和過站時間，提高地鐵施工安全性及適應性。

    項目共獲專利32項，其中發(fā)明專利12項，發(fā)表科技論文38篇，其中EI和SCI收錄21篇。

    該項目的實施，建立了盾構(gòu)設(shè)計開發(fā)平臺，實現(xiàn)了高端復合式土壓平衡盾構(gòu)設(shè)備的國產(chǎn)化，形成了一條具有國際競爭力的完整產(chǎn)業(yè)鏈。產(chǎn)品廣泛應用于我國城市軌道交通工程建設(shè)中，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

    獲獎等級：三等獎

    完成單位：中國鐵建重工集團有限公司