我国自主设计制造最大直径泥水平衡盾构机下线

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张帅坤 盾构机成为中国“争气机”

张帅坤 盾构机成为中国“争气机”

张帅坤盾构机成为中国“争气机”作者:***来源:《中国新时代》2024年第06期16年前,张帅坤作为一名盾构司机,用的是进口“洋盾构”,处处被外国人“卡脖子”;如今,他带领团队自主研制的盾构机,不但占据了国内40%的市场份额,还出口到新加坡、韩国等国家,成为一张闪亮的高端装备大国名片。

每次走进世界最长海底高铁隧道——金塘海底隧道现场,中铁十四局甬舟铁路金塘海底隧道项目总机械师董冰都忍不住要仰头多看几眼“甬舟号”盾构机。

“未来一段时间,它要完成独头掘进4940米的重任,要下穿23根石油管线、地面建筑物、海堤、码头、主航道等42项风险源,要面对构造复杂的地层及海域环境。

施工复杂程度、难度和风险在世界范围内绝无仅有。

”在金塘海底隧道的另一端,是涂装“东海龙王”图案的“定海号”盾构机。

“定海号”盾构机130米的长度,14.57米的直径,与“甬舟号”犹如孪生。

金塘海底隧道也是在世界超大直径盾构施工中,首次采用两台盾构机相向掘进、在海底完成对接、在洞内完成盾构机拆解的施工方式。

根据规划,“甬舟号”“定海号”这两台14.57米超大直径盾构机分别从宁波、舟山两端相向掘进,最终以不超过20毫米的误差在海底实现精准对接,这让隧道开挖的每一米都几乎伴随着世界级难题的技术攻关。

这两台盾构机的研发带头人,正是铁建重工掘进机研究设计院副院长张帅坤。

16年前,他作为一名盾构司机,用的是进口“洋盾构”,处处被外国人“卡脖子”。

如今,张帅坤带领团队自主研制国产盾构机,让关键核心技术掌握在自己手中。

矢志掌握核心技术走进铁建重工长沙第一产业园盾构机生产车间,人们的目光会不由自主地被一个个“庞然大物”吸引:这些集机械、电气、液压等技术于一体的大型高端装备,可以一边挖掘隧道,一边铺设管片,实现隧道主体结构一次构筑成型。

盾构机,全称为全断面隧道掘进机,是地下工程建设的“神兵利器”,也是衡量一个国家高端装备制造水平的重要标志。

每台盾构机都由上万个精密零部件组成,被誉为“工程机械之王”。

研制世界最大18米直径的盾构机,中国盾构机不断挑战纪录

研制世界最大18米直径的盾构机,中国盾构机不断挑战纪录

研制世界最大18米直径的盾构机,中国盾构机不断挑战纪录盾构机是工程机械领域的重大装备,被誉为工程机械之王。

以前,中国还没有能力制造盾构机的时候,只能高价购买外国企业的盾构机,甚至还要支付高昂的服务和维修费用。

自从中国攻克盾构机之后,中国盾构机制造商不断提升产品性能和质量,国产设备逐步替代进口设备。

目前,国产盾构机在国内市场的占有率高达90%以上,同时,国产盾构机在国际市场的占有率也达到45%,中国盾构机走出国门,出口到世界各地。

凭借中国庞大的市场,以及国外用户的青睐,中国盾构机的全球市场份额约为70%。

在市场份额方面,中国已经超越了国外企业。

在产品性能方面,中国也开始挑战世界第一。

聚力一号是目前中国最大的盾构机,聚力一号整机长约为140米、重约为5000吨,刀盘直径为16.09米、重为514吨,该盾构机智能化水平非常高,可实现5000米超长距离连续掘进不换刀,聚力一号被用于江苏江阴靖江长江隧道项目。

而目前世界最大的盾构机是德国海瑞克的S-880,该盾构机直径达到17.6米、重为4850吨、长为120米,S-880被用于香港的一条公路隧道。

中国现在已经开始挑战世界纪录,杨华勇团队正在设计制造直径18米的超大盾构机,这台盾构机的直径约有六层楼高。

由于盾构机直径不够大,许多工程项目往往需要多台盾构机同时作业,而直径18米的超大盾构机可以完成多台6米直径盾构机的工作,大大提高了效率,降低了成本。

此前,中国盾构机产品已经创造了多项纪录、实现了多项创新。

中国制造出世界最大的矩形盾构机——南湖号,该盾构机宽为14.82米、高为9.446米,解决了超大断面矩形盾构施工一次开挖成型的技术难题,南湖号被用于开挖南湖大道隧道工程,开创了矩形盾构首次应用于3车道矩形隧道施工的先河。

中国还研制出世界最大的硬岩掘进机——高加索号(中铁859号)硬岩掘进机,该掘进机直径为15.08米,全长为182米,总重量为3900吨,最大推力达到2.26万吨,总功率为9900千瓦,高加索号被用于格鲁吉亚公路项目。

大直径泥水盾构下穿机场的施工控制-岩石力学与工程学报

大直径泥水盾构下穿机场的施工控制-岩石力学与工程学报

第31卷 第4期岩石力学与工程学报 V ol.31 No.42012年4月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering April ,2012收稿日期:2011–11–25;修回日期:2012–01–16基金项目:上海市科技攻关计划项目(09231200200);上海市学术带头人(09XD1422400)作者简介:周 松(1968–),男,博士,1989年毕业于同济大学岩土工程专业,现任教授级高级工程师,主要从事地下工程施工技术与理论方面的研究工作。

E-mail :smec.no.2zs@大直径泥水盾构下穿机场的施工控制周 松,荣 建,陈立生,王洪新(上海城建市政工程(集团)有限公司,上海 200065)摘要:上海仙霞西路隧道穿越虹桥机场绕滑道工程采用直径 11.58 m 泥水盾构施工。

通过分析盾构穿越的风险,给出相应的控制措施。

在盾构正式穿越前,通过现场推进试验研究盾构施工参数的调控规律,指导盾构穿越的施工参数设置,最终沉降达到了机场滑道的控制要求。

为解决穿越飞行禁区对地表沉降监测范围和频率的限制,采用非开挖技术设置地层水平测斜监测断面,该方法可以及时、准确地了解盾构推进对上方土体的扰动情况。

监测数据分析表明非开挖水平测斜监测方法可以在飞机不停航条件下反映盾构穿越机场的土体变形规律,通过该方法可避免监测对机场运营的干扰,对类似工程有重要借鉴意义。

关键词:隧道工程;泥水盾构;穿越机场;推进试验;非开挖监测;盾构施工参数中图分类号:U 45 文献标识码:A 文章编号:1000–6915(2012)04–0806–08CONSTRUCTION CONTROL OF LARGE DIAMETER SLURRY SHIELDUNDERCROSSING AIRPORTZHOU Song ,RONG Jian ,CHEN Lisheng ,WANG Hongxin(Shanghai Urban Construction Municipal Engineering (Group ) Co.,Ltd.,Shanghai 200065,China )Abstract :Slurry shield with outer diameter of 11.58 m was used in Shanghai West Xianxia road tunnel which was undercrossing the taxiway of Hongqiao airport. Through the risk analysis of shield crossing construction ,the corresponding control measures were given. Before advancing of the shield machine ,the control rules of construction parameters of tunnel shield were studied through field driving test ,which provided the guidance for construction parameters settings during shield advancing ;finally ,the settlement value met the control standard requirement of airport taxiway. In order to solve the limitation in terms of monitoring space and frequency on ground settlement in flight forbidden zone ,the horizontal inclinometer monitoring method is applied by using trenchless technology ,through which monitors could know the accurate disturbance of soil above the shield in time. The monitoring data show that horizontal inclinometer monitoring by trenchless method can indicate the deformation rules of soil layers when the shield is undercrossing the airport without flights stopping. This kind of monitoring method avoids the disturbance to the airport operation ,which is significant to the similar projects. Key words :tunnelling engineering ;slurry shield ;undercrossing the airport ;driving test ;trenchless monitoring ;construction parameters of shield1 引 言盾构穿越既有建(构)筑物是盾构施工的重大难题之一,尽管如此,国内外还是取得了众多的成功穿越案例。

上软下硬地层超大直径泥水盾构掘进关键技术

上软下硬地层超大直径泥水盾构掘进关键技术

上软下硬地层超大直径泥水盾构掘进关键技术摘要:改革后,在我国社会高速发展的影响下,带动了我国各行业领域的进步。

近年来,在人们生活水平的提升下,对建筑行业的要求不断提高。

目前,超大直径泥水盾构机在上软下硬岩地层长距离掘进时,容易出现开挖面失稳、掘进参数突变、姿态不易控制、刀具异常损坏、泥水环流易滞排等现象。

以汕头海湾隧道项目为依托,通过研究超大直径泥水盾构机穿越上软下硬地层的施工技术,从盾构机选型、施工方案选择、掘进管理与控制、掘进参数控制、掘进姿态控制等方面提出了具体的控制措施和注意事项。

关键词:超大直径泥水盾构;上软下硬;掘进参数引言近年来盾构施工技术发展迅速,盾构隧道施工已经成为一种成熟的施工方法,上软下硬地层施工的工程也日益增加,然而在这种地层下的施工会面对各种难点。

因此,针对该类施工工程的施工技术和策略研究十分重要。

研究泥岩和砂卵石相交地层分析的掘进参数,依据地质条件确定了合理的掘进参数范围。

研究上软下硬地层中盾构施工主要掘进参数的分布情况,总结出各个掘进参数的分布模型。

分析了在上软下硬地层中新建隧道对已有隧道的影响,总结了已有隧道沉降和变形特点。

刀具磨损、掘进参数及舱内状况等方面研究了盾构施工管理。

从刀具管理、掘进参数及冲刷系统等方面进行分析,提供盾构施工过程中的掘进管理建议。

研究了上软下硬富水砂层掘进过程中的注浆控制,采用了洞内超前注浆加固施工技术,保证施工安全。

目前,在上软下硬地层施工技术方面已经有很多专家学者进行研究,但缺少对上软下硬地层掘进参数的分析研究。

本文基于和燕路过江通道某区间盾构隧道工程,分析盾构施工技术的主要难点,探究掘进过程中掘进参数的变化情况,总结出解决主要施工难点的控制策略。

1上软下硬地层特点及施工难点根据地层组合的形式,上软下硬地层大体上可以划分为三种类型。

一是第四系土层的上软下硬。

这种组合的特点是上部地层的标贯级数很低,含水量高,颗粒粒径小,下部地层反之。

二是岩石地层的上软下硬。

大直径泥水平衡盾构掘进施工重难点分析及应对措施

大直径泥水平衡盾构掘进施工重难点分析及应对措施

大直径泥水平衡盾构掘进施工重难点分析及应对措施摘要:近年来,水下大直径泥水平衡盾构施工技术得到了长足发展,但很多项目在施工过程中仍然会遇到各种各样的问题,本文以中国路桥承建的孟加拉卡纳普里河底隧道项目为依托,重点阐述了海外大直径泥水平衡盾构掘进施工过程中的重点难点及应对措施,为后续同类项目的施工提供了宝贵的经验,具有很好的借鉴作用。

关键词:过江隧道;特大直径;泥水平衡;掘进施工;应对措施0 引言近年来,越来越多的大直径水下盾构得到应用,如:南京纬三路过江隧道[1],上海大连路越江隧道[2],江苏江阴澄江西路过江隧道[3]等等。

大直径泥水平衡盾构在掘进过程中会受到多种因素干扰[4],如切口压力、掘进姿态、泥浆指标等等,而上述指标控制直接决定掘进成败。

本文以孟加拉卡纳普里河底隧道项目为依托,结合工程实践,详细列举了盾构掘进施工的重点难点及对应措施,为项目平稳顺利掘进提供了技术支撑。

1 工程概况卡纳普里河底隧道项目位于孟加拉吉大港市郊卡纳普里河入海口处,由中国交建EPC总承包,中国路桥承建,该项目采用开挖直径12.16m气垫式泥水加压平衡盾构设备,盾构管片外径11,800mm,内径10,800mm,环宽2,000mm,壁厚500mm,采用5+2+1错缝拼装通用楔形环。

单条隧道总长为2,450延米,双线总长约4,900mm。

2 地质水文情况该项目主要穿越粉砂、淤泥质粉质黏土、粉质黏土、粉细砂层,其中盾构掘进两端穿越部分液化粉细砂层,中段穿越卡纳普里河底1公里全断面粉细砂密实地层。

3 盾构机泥水平衡盾构机在结构上包括刀盘、盾体、人舱、碴土破碎系统、泥浆输送系统、管片拼装机、后配套拖车系统等。

在功能上包括开挖系统、主驱动系统、推进系统、泥水系统、注浆系统、油脂系统、液压系统、电气控制系统、激光导向系统及通风、供水、供电系统。

本项目盾构机外径:12120mm,开挖直径12160mm,盾壳厚度:80mm,盾构本体长13.5m,总长度:93.7m(含后配套)。

中国盾构机行业发展历程、供需现状、竞争格局及其发展前景趋势分析

中国盾构机行业发展历程、供需现状、竞争格局及其发展前景趋势分析

中国盾构机行业发展历程、供需现状、竞争格局及其发展前景趋势分析一、盾构机产品定义、分类与发展历程1、盾构机定义及其全球发展历程概况盾构机,全名叫盾构隧道掘进机,是一种隧道掘进的专用工程机械。

盾构机具有一次开挖完成隧道的特色,从开挖、推进、撑开全由该机具完成,开挖速度是传统钻爆法的5倍,然而该机具完全无法模组化,只能依照开挖隧道的直径订作,因此购买价格不菲。

盾构机的出现至今已有近两百年的历史,但正式的运用历史较短,1952年,美国南达科他州的欧阿希水坝是全球首个利用盾构机施工成功的案例。

至20世纪70年代,全球盾构机研发重点区域从欧洲向日本和美国转移。

日本不断研究改善盾构施工,做出了许多卓越的贡献,1968--1989年近20年之间日本研发了多种盾构机类型,使盾构机进入了—个新的台阶,研发了泥水加压盾构、泥水式双圆搭接盾构工、泥土加压盾构、高浓度泥水盾构、注浆盾构工等多种施工法;1969年美国和英国在盾构施工中率先使用油压千斤顶盾构以及滚筒式挖掘机;这一时期开发了多种新型盾构工法,以泥水式、土压式盾构工法为主,盾构施工法不断完善发展,成绩斐然。

在1988年起的英法海底隧道建设工程完成后,盾构机才打响名号,得到广泛的应用,并高速发展。

现代盾构掘进机是集光、机、电、液、传感、信息技术于一体高新技术产品,具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。

产品的研发生产涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术,而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造,可靠性要求极高。

盾构机生产具有极高的技术壁垒。

2、盾构机产品分类盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构,挤压式盾构,半机械式盾构(局部气压、全局气压),机械式盾构(开胸式切削盾构,气压式盾构,泥水加压盾构,土压平衡盾构,混合型盾构,异型盾构)。

国际上,广义盾构机也可以用于岩石地层,只是区别于敞开式(非盾构法)隧道掘进机。

超大直径泥水盾构下穿机场飞行区稳定性浅析

超大直径泥水盾构下穿机场飞行区稳定性浅析

0 引言随着城市城际铁路及地铁、市政公路的大量兴建,大直径隧道下穿于各种建筑物、机场、铁路等大型构筑物也变得很常见。

对于一些特殊地段及有重要功能的构筑物,它们对沉降要求指标极高,普通技术手段无法满足相关要求。

赵广辉[1]以盾构下穿成都双流机场项目为依托,如何控制其变化范围以减少沉降对施工安全的影响方法及沉降控制措施需实时监测减小地表沉降; 吴念祖[2]以上海虹桥国际机场飞行区地下穿越技术,提出盾构下穿越施工扰动影响因素、扰动机理及基于现场监测的信息化动态微扰动施工控制原理,并从地层与结构的加固技术、盾构施工工艺的改进与施工控制、微扰动施工的控制参数及特殊条件下开挖面的稳定技术等方面研究穿越微扰动施工控制要点。

邓文武等[3]以天津某地铁盾构区间超深埋隧道下穿京津城际线解放路明挖,运用有限元数值模拟手段对优选方案进行分析计算研究。

庞洪贤等[4]以市政盾构顶管施工技术研究,通过对进出洞口加固及止水、盾构顶管体安装、盾构顶进作业、矩形管节同步支护四个施工环节进行分析,提出盾构顶管优化施工技术。

本文以广(珠)澳盾构区间隧道下穿广州白云机场飞行区为背景,在盾构下穿过程中采取的相应解决措施,降低盾构对土体的扰动,确保地表沉降控制在允许值内,避免地表沉降过大对机场运营造成影响。

1 工程概述广(珠)澳盾构区间隧道,全长1 495.866m。

区间隧道为单洞双线隧道,隧道顶埋深在9.2~16.0m 之间,该区间最小曲线半径900m,最大纵坡6.5‰。

本区间隧道采用一台超大直径泥水平衡盾构机(φ14.31m)从机场T3站西明挖盾构始发井始发掘进至广(珠)澳接收井盾构解体吊出,掘进期间需下穿机场飞行区段。

盾构区间隧道结构设计为:广珠(澳)隧道采用管片衬砌结构形式,底部无箱涵结构。

管片采用C60混凝土,抗渗等级为P12,衬砌管片内径为12.6m,外径为13.8m,厚度0.6cm,环宽2m,采用通用楔形设计,楔形量52mm(双面),错缝连接。

大直径泥水平衡盾构区间土建造价指标分析

大直径泥水平衡盾构区间土建造价指标分析

大直径泥水平衡盾构区间土建造价指标分析【摘要】本文主要针对大直径泥水平衡盾构区间土建的造价指标展开了分析,对土建造价的构成作了详细的阐述,并对土建造价的指标作了系统的分析,以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。

【关键词】盾构区间;造价指标;分析1 概述大直径盾构区间隧道施工已成为当前隧道发展的新趋势,并在多个城市都得到了广泛的应用,而对其的造价进行分析将会对实际的工程施工有着极大的帮助。

因此,施工方需要重视对土建造价指标的分析工作,以有效控制土建工程的造价,从而保障大直径盾构区间隧道的施工质量。

2 大直径泥水平衡盾构区间土建造价构成大直径盾构区间施工一般分为泥水平衡盾构法和土压平衡盾构法,而二者的投资差别是泥水平衡盾构施工时需要额外增加一套泥水处理系统。

下面以泥水盾构施工为例,对大直径盾构区间土建造价进行分析。

大直径泥水平衡盾构区间土建造价一般由区间主体、建筑物加固、施工监测、盾构机场外运输、盾构机及泥水处理系统摊销、联络通道及疏散平台等7项分部工程费用构成。

其中,区间主体又分为掘进及出渣、管片预制运输及拼接、内部结构和进出洞加固;盾构机及泥水处理系统摊销又分为大直径泥水平衡盾构机摊销及泥水处理系统摊销。

3 大直径泥水平衡盾构区间土建造价指标分析大直径泥水平衡盾构区间土建造价指标分析的方法有逐项累加法和比例估算法两种。

逐项累加法计算精度较高,使用这种方法的前提是已进行了一定的设计研究工作,而且设计资料可以支撑进行逐个分项工程造价指标的分析、计算。

得到各分项工程造价指标后,累加得出大直径泥水平衡盾构区间土建造价指标。

比例估算法是在设计资料有限且只知道区间开挖直径、管片内外径的情况下,通过粗略计算出掘进及出渣、管片预制运输及拼接的造价指标后,除以一定的比例,得到大直径泥水平衡盾构区间土建造价指标。

该方法计算结果精度的高低取决于选所用的比例是否合理,且精度较逐项累加法低;但计算过程简便,有利于在前期决策阶段中快速测算出大直径泥水平衡盾构的土建造价指标。

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