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国内最先进的超大直径盾构机,又有新功能!

2022-11-22 09:09:17 来源:科技日报
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简介:11月20日,由中铁二十二局与铁建重工联合打造的超大直径泥水平衡盾构机“强国号”,在铁建重工园区准备向穗莞深城际“前海至皇岗口岸段三工区”项目运发。
11月20日,由中铁二十二局与铁建重工联合打造的超大直径泥水平衡盾构机“强国号”,在铁建重工园区准备向穗莞深城际“前海至皇岗口岸段三工区”项目运发。

中铁二十二局供图
“强国号”是目前国内最先进的超大直径盾构机第二届金属矿山采矿设备供应商大会暨标准讨论会,被誉为同类产品的“天花板”和集大成者。“强国号”有哪些新功能?
“‘强国号’总长126米,总重3300吨,采用常压复合式刀盘,配备国内最先进的电气系统、泥水环流系统。开挖直径13.27米,多项配置为全国之最。同时首次在国内采用掘进开挖管理系统,大大提高了盾构操作智能化水平,通过精密分析、精确计算掘进开挖出土量,可以有效避免盾构机超挖问题。”中铁二十二局集团轨道分公司穗莞深城际项目负责人刘自明说。

中铁二十二局供图
据介绍,穗莞深城际前皇段三工区盾构隧道,是深圳市城际铁路首个大直径盾构隧道。“盾构区间全长3511米,为双线隧道,具有开挖断面大、地质条件差、建设标准高、关键技术多等特点,沿线中高风险源28处,下穿管线多达一百余处,多次上跨、下穿、并行既有线路,施工难度在国内盾构施工中首屈一指。”刘自明说,盾构机下穿的地层为海冲积至冲洪积平原地貌,靠近深圳湾、深圳河,下穿新洲河,场区属于填海造陆区域,建筑密布。在这种情况下,盾构下穿作业,犹如在“豆腐块”里挖隧道。
然而,采用超大直径盾构机在上软下硬地层中掘进,极易出现地表沉降、刀具磨损等难题。如何在上软下硬地层中控制掘进参数、判断刀具磨损及仓内状况,成为盾构施工管理的最大难点。
面对挑战,中铁二十二局集团联合铁建重工研发团队,有针对性地为“强国号”搭载了多项智能化、人性化创新设计。
针对地层岩体不均匀,裂隙发育,局部因裂隙密集程度及充填情况差异较大的问题,设计选用了泥水平衡盾构机,靠闭路管路输送渣土,极大提升了密封性能。
盾构机第二届金属矿山采矿设备供应商大会暨标准讨论会刀盘设计上,研发团队采用了高耐磨和抗冲击设计。“纵深方向开口采用倒锥形设计,即‘严进宽出’结构。”刘自明说,这个设计利于渣土进入泥水舱,达到提高渣土流动效率的目标,继而降低滞磨率。
“强国号”配装了一系列顶尖的智慧化系统,拥有一个“最强大脑”。
“刀盘上的每把滚刀,都配装了一系列传感器、简易信息浮窗和报警系统等一系列装置。”刘自明说,每把刀具如同长了“眼睛和耳朵”,确保操作人员及时准确地获得刀具工作状态、磨损情况等信息。
施工作业及指挥,也全部实现智能化。
据技术人员介绍,注浆智能监控系统则利用探测雷达和智能分析软件,实现隧道壁后注浆图像自动识别,代替传统靠人工、经验进行的判断,实现对壁后注浆的精细化控制。而在地面盾构指挥中心,技术人员则利用盾构施工大数据平台和智能数据分析系统,实现项目智能管理、设备状态智能监测、施工风险管控、智能辅助掘进等功能。
“掘进期间,‘强国号’还将采用专业设计的控制箱进行全站仪的通讯和电源管理,实现真正的无线缆作业。”刘自明说。
据悉,全长21.167公里的穗莞深城际前海至皇岗口岸段,途经深圳市前海合作区、南山区、福田区,建成后,对完善深圳滨海地区城际轨道骨干网络,支持前海自贸区、东莞滨海新城等重点发展片区快速建设,打造粤港澳大湾区城际铁路网具有重要意义。
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