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復合式土壓平衡盾構設備研制及其應用    

    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設備研制的核心技術并實現產業化。主要技術創新如下：

    1.復合式土壓平衡盾構總體集成設計技術。針對盾構施工復雜地質條件，利用多領域系統耦合仿真技術和全局優化技術，建立了復合式土壓平衡盾構集成設計開發平臺，提出了基于地質適應性的盾構總體集成設計準則和總體評價體系，縮短了盾構設計制造周期，降低了盾構整機成本。

    2.盾構開挖系統設計技術。提出了刀盤地質適應性設計理論，發明了一種盤形滾刀地質適應性設計方法和多功能刀盤CAD系統，提高了盾構開挖系統設計效率。

    3.基于通用液壓件的復雜液壓系統集成技術。針對盾構在有限空間下工作的特點，采用試驗與數值計算相結合的方法，建立了基于通用液壓件的盾構液壓系統集成設計平臺；發明了一種比例閥控蓄能器的盾構刀盤回轉驅動壓力適應液壓控制系統，改變了液壓系統核心技術和關鍵元件受制于人的局面。

    4.盾構土壓測量及主動控制技術。基于傳感器技術和信息融合理論，提出了適應不同地質條件和工況的盾構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閉功能的排土系統實現了土壓的準確預測與主動控制。

    5.管片快速拼裝系統設計制造技術。基于系統動力學和運動學理論，創新設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.高效泡沫系統設計技術。采用試驗和CFD數值計算相結合，研制了單路單泵超高壓泡沫注入系統，突破了碴土改良精確控制和堵塞后疏通的技術瓶頸。

    7.關鍵部件洞內更換及快速始發過站技術。基于系統工程理論、虛擬樣機技術等設計方法，構建了盾構關鍵部件模塊化設計體系，實現了盾構關鍵部件的洞內維修或更換，縮短了盾構始發和過站時間，提高地鐵施工安全性及適應性。

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

    該項目的實施，建立了盾構設計開發平臺，實現了高端復合式土壓平衡盾構設備的國產化，形成了一條具有國際競爭力的完整產業鏈。產品廣泛應用于我國城市軌道交通工程建設中，取得了顯著的經濟效益和社會效益。

    獲獎等級：三等獎

    完成單位：中國鐵建重工集團有限公司