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異形全斷面隧道掘進機關鍵技術研究及應用

    基于國家交通現狀以及現代化城市地下綜合管廊建設的巨大需求，中鐵工程裝備集團有限公司不斷加大異形全斷面隧道掘進機關鍵技術的研究。異形全斷面隧道掘進機是相對于圓形開挖截面而言，具有空間利用率高、開挖覆土淺、施工成本低、針對性強等優點，并成功應用于既有民居、商場等建筑群體地下聯通作業項目，革新了傳統的馬路拉鏈等破壞式開挖，實現了安全快速環保施工，為城市主干道下穿、地鐵站過街隧道、地下停車場、綜合管廊、城市地鐵雙線隧道等市政、交通建設起到引領示范作用。

    項目針對超大異形全斷面開挖、異形多曲率管片拼裝等難題進行了深入研究，在超大異形全斷面開挖技術、緊湊型刀盤驅動設計與多驅動聯合控制技術、異形斷面多曲率管片拼裝機可靠性技術等十大方面實現突破，研發出新型多刀盤多驅動聯合開挖技術、雙螺旋耦動互饋與頂推載荷順應性的土壓自適應平衡技術，構建了管片拼裝位姿的多體動力學模型，首創了7自由度管片拼裝機構，成功研制出世界首創超大（10m級）異形全斷面隧道掘進機（見下圖），填補了國內開挖異形斷面規格大于70m2的空白。目前該成果已在鄭州中州大道、新加坡湯申線、蒙華鐵路白城隧道等十余工程得到成功應用，經濟社會效益顯著，多項關鍵技術達到國際領先水平。

    該成果獲國家授權發明專利6項、授權實用新型專利6項、軟件著作權2項，發表核心期刊學術論文4篇；獲2015年度中國施工企業管理協會科技創新成果一等獎、2016年度“中國好設計”金獎。

    項目帶來了顯著的經濟社會效益，已形成異形全斷面隧道掘進機生產線2條，年產能10臺套，并實現銷售7臺異形全斷面隧道掘進機、新增收入2.17億元，新增利稅0.54億元。此外，異形全斷面隧道掘進機成功出口至新加坡，實現中國“智”造走出國門，進入國際高端市場，且被國際極具影響力的新加坡《海峽時報》、《聯合早報》、英國《THE NEW CIVIL ENGINEER》等報刊進行了整版頭條的報道，極大增強了中國裝備的國際知名度和影響力。    

    獲獎等級：二等獎

    完成單位：中鐵工程裝備集團有限公司、浙江大學、鄭州輕工業學院、盾構及掘進技術國家重點實驗室