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ZTS6250泥水平衡盾構設備研制及應用

    本項目通過采用引進、消化、吸收和再創新的相互結合模式，完成了泥水平衡盾構機的自主研發，實現了開挖、襯砌、出碴的全自動化作業。該項目申請專利14項，其中發明專利6項，授權專利10項，其中發明專利2項。產品經國家建筑城建機械質量監督檢驗中心檢測，符合設計規范要求；而且通過了湖南省科技成果鑒定，一致認為成果技術達到國際先進水平，其中泥水高效環流技術達到國際領先水平。

    ZTS6250泥水平衡盾構產品瞄準盾構發展的前沿技術，立足于服務國內重大工程需求，并為服務于國際工程需求打下基礎。而且泥水平衡盾構的產業化，將極大推進國內隧道施工盾構機的應用，實現隧道工程的盾構機工業化施工，將顯著提高施工效率，改善工作環境，減少環境污染和干擾，保障其高效性、安全性和環保性。主要創新點：

    （1）實現泥水平衡盾構機的柔性設計和模塊化設計，建立了泥水平衡盾構機掘進過程功能模型、系統作用機理耦合模型和系統參數匹配模型等，以地質適應性為出發點，綜合考慮盾構機功能設計特點及選型準則，結合泥水平衡盾構機施工地質參數，建立泥水平衡盾構機數字化建模機理。

    （2）基于巖土力學、巖石破碎學等理論基礎，分別建立了泥水平衡盾構機刀盤在掘進過程中切削巖土、不同刀具組合切削破巖的力學模型。在分析開挖系統—巖土耦合過程動態性能的基礎上，提出了開挖系統參數的設計準則，并形成刀盤地質適應性設計理論。

    （3）初步建立了泥水平衡機掘進開挖系統性能評價體系，開發出開挖系統結構布置、參數化建模、力學性能分析、結構分析等功能于一體的CAD系統。

    （4）通過對泥水平衡盾構機泥漿流體瞬態和穩態流動特性分析，優化系統運行參數與匹配，并針對性地設計了出碴碎石與攪拌功能，完善了系統管路延伸閉塞器裝置。

    （5）解決了泥水平衡盾構機出碴系統的地質適應性問題，通過反沖洗模式和雙采石倉的設計，有效地防止了出碴堵管問題的發生，大大提高了系統開挖效率，節約了運行成本。

    （6）對泥水平衡盾構整機液壓系統主要元件進行集成化研究與分析，實現了管片拼裝機系統快速準確的六個自由度控制，極大地提高了作業微動性能，降低了總驅動功率，提高系統性能和可靠性、節約成本，節省安裝空間。   

    獲獎等級：三等獎

    完成單位：中國鐵建重工集團有限公司