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ZTS6250泥水平衡盾構(gòu)設(shè)備研制及應(yīng)用

    本項(xiàng)目通過(guò)采用引進(jìn)、消化、吸收和再創(chuàng)新的相互結(jié)合模式，完成了泥水平衡盾構(gòu)機(jī)的自主研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了開挖、襯砌、出碴的全自動(dòng)化作業(yè)。該項(xiàng)目申請(qǐng)專利14項(xiàng)，其中發(fā)明專利6項(xiàng)，授權(quán)專利10項(xiàng)，其中發(fā)明專利2項(xiàng)。產(chǎn)品經(jīng)國(guó)家建筑城建機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)，符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求；而且通過(guò)了湖南省科技成果鑒定，一致認(rèn)為成果技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其中泥水高效環(huán)流技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

    ZTS6250泥水平衡盾構(gòu)產(chǎn)品瞄準(zhǔn)盾構(gòu)發(fā)展的前沿技術(shù)，立足于服務(wù)國(guó)內(nèi)重大工程需求，并為服務(wù)于國(guó)際工程需求打下基礎(chǔ)。而且泥水平衡盾構(gòu)的產(chǎn)業(yè)化，將極大推進(jìn)國(guó)內(nèi)隧道施工盾構(gòu)機(jī)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)隧道工程的盾構(gòu)機(jī)工業(yè)化施工，將顯著提高施工效率，改善工作環(huán)境，減少環(huán)境污染和干擾，保障其高效性、安全性和環(huán)保性。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：

    （1）實(shí)現(xiàn)泥水平衡盾構(gòu)機(jī)的柔性設(shè)計(jì)和模塊化設(shè)計(jì)，建立了泥水平衡盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程功能模型、系統(tǒng)作用機(jī)理耦合模型和系統(tǒng)參數(shù)匹配模型等，以地質(zhì)適應(yīng)性為出發(fā)點(diǎn)，綜合考慮盾構(gòu)機(jī)功能設(shè)計(jì)特點(diǎn)及選型準(zhǔn)則，結(jié)合泥水平衡盾構(gòu)機(jī)施工地質(zhì)參數(shù)，建立泥水平衡盾構(gòu)機(jī)數(shù)字化建模機(jī)理。

    （2）基于巖土力學(xué)、巖石破碎學(xué)等理論基礎(chǔ)，分別建立了泥水平衡盾構(gòu)機(jī)刀盤在掘進(jìn)過(guò)程中切削巖土、不同刀具組合切削破巖的力學(xué)模型。在分析開挖系統(tǒng)—巖土耦合過(guò)程動(dòng)態(tài)性能的基礎(chǔ)上，提出了開挖系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并形成刀盤地質(zhì)適應(yīng)性設(shè)計(jì)理論。

    （3）初步建立了泥水平衡機(jī)掘進(jìn)開挖系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)體系，開發(fā)出開挖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置、參數(shù)化建模、力學(xué)性能分析、結(jié)構(gòu)分析等功能于一體的CAD系統(tǒng)。

    （4）通過(guò)對(duì)泥水平衡盾構(gòu)機(jī)泥漿流體瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)流動(dòng)特性分析，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)與匹配，并針對(duì)性地設(shè)計(jì)了出碴碎石與攪拌功能，完善了系統(tǒng)管路延伸閉塞器裝置。

    （5）解決了泥水平衡盾構(gòu)機(jī)出碴系統(tǒng)的地質(zhì)適應(yīng)性問題，通過(guò)反沖洗模式和雙采石倉(cāng)的設(shè)計(jì)，有效地防止了出碴堵管問題的發(fā)生，大大提高了系統(tǒng)開挖效率，節(jié)約了運(yùn)行成本。

    （6）對(duì)泥水平衡盾構(gòu)整機(jī)液壓系統(tǒng)主要元件進(jìn)行集成化研究與分析，實(shí)現(xiàn)了管片拼裝機(jī)系統(tǒng)快速準(zhǔn)確的六個(gè)自由度控制，極大地提高了作業(yè)微動(dòng)性能，降低了總驅(qū)動(dòng)功率，提高系統(tǒng)性能和可靠性、節(jié)約成本，節(jié)省安裝空間。   

    獲獎(jiǎng)等級(jí)：三等獎(jiǎng)

    完成單位：中國(guó)鐵建重工集團(tuán)有限公司