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異形全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用

    基于國(guó)家交通現(xiàn)狀以及現(xiàn)代化城市地下綜合管廊建設(shè)的巨大需求，中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司不斷加大異形全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的研究。異形全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)是相對(duì)于圓形開(kāi)挖截面而言，具有空間利用率高、開(kāi)挖覆土淺、施工成本低、針對(duì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，并成功應(yīng)用于既有民居、商場(chǎng)等建筑群體地下聯(lián)通作業(yè)項(xiàng)目，革新了傳統(tǒng)的馬路拉鏈等破壞式開(kāi)挖，實(shí)現(xiàn)了安全快速環(huán)保施工，為城市主干道下穿、地鐵站過(guò)街隧道、地下停車(chē)場(chǎng)、綜合管廊、城市地鐵雙線隧道等市政、交通建設(shè)起到引領(lǐng)示范作用。

    項(xiàng)目針對(duì)超大異形全斷面開(kāi)挖、異形多曲率管片拼裝等難題進(jìn)行了深入研究，在超大異形全斷面開(kāi)挖技術(shù)、緊湊型刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)與多驅(qū)動(dòng)聯(lián)合控制技術(shù)、異形斷面多曲率管片拼裝機(jī)可靠性技術(shù)等十大方面實(shí)現(xiàn)突破，研發(fā)出新型多刀盤(pán)多驅(qū)動(dòng)聯(lián)合開(kāi)挖技術(shù)、雙螺旋耦動(dòng)互饋與頂推載荷順應(yīng)性的土壓自適應(yīng)平衡技術(shù)，構(gòu)建了管片拼裝位姿的多體動(dòng)力學(xué)模型，首創(chuàng)了7自由度管片拼裝機(jī)構(gòu)，成功研制出世界首創(chuàng)超大（10m級(jí)）異形全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)（見(jiàn)下圖），填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)開(kāi)挖異形斷面規(guī)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(yīng)用，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著，多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

    該成果獲國(guó)家授權(quán)發(fā)明專利6項(xiàng)、授權(quán)實(shí)用新型專利6項(xiàng)、軟件著作權(quán)2項(xiàng)，發(fā)表核心期刊學(xué)術(shù)論文4篇；獲2015年度中國(guó)施工企業(yè)管理協(xié)會(huì)科技創(chuàng)新成果一等獎(jiǎng)、2016年度“中國(guó)好設(shè)計(jì)”金獎(jiǎng)。

    項(xiàng)目帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，已形成異形全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)線2條，年產(chǎn)能10臺(tái)套，并實(shí)現(xiàn)銷售7臺(tái)異形全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)、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(jìn)機(jī)成功出口至新加坡，實(shí)現(xiàn)中國(guó)“智”造走出國(guó)門(mén)，進(jìn)入國(guó)際高端市場(chǎng)，且被國(guó)際極具影響力的新加坡《海峽時(shí)報(bào)》、《聯(lián)合早報(bào)》、英國(guó)《THE NEW CIVIL ENGINEER》等報(bào)刊進(jìn)行了整版頭條的報(bào)道，極大增強(qiáng)了中國(guó)裝備的國(guó)際知名度和影響力。    

    獲獎(jiǎng)等級(jí)：二等獎(jiǎng)

    完成單位：中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司、浙江大學(xué)、鄭州輕工業(yè)學(xué)院、盾構(gòu)及掘進(jìn)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室