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盾构TBM控制系统可靠性技术开发及应用

日期: 2019-07-22

立足盾构控制系统,从控制硬件可靠性、多电机机械强制同步策略多项关键算法及实验试验验证、工业应用等方面,对盾构TBM控制系统可靠性技术进行专题研究,解决了复杂地层盾构装备推进及主驱动等关键系统传统控制广泛存在的共性问题,有效防控工程风险,提高盾构装备施工的稳定性、安全性和可靠性,推进了盾构TBM装备自动控制技术的发展。


获2016年度河南省科学技术进步二等奖、2016年度洛阳市科学技术进步一等奖;获发明专利5项、实用新型专利2项、软件著作权1项;发表科技论文32篇(EI收录12篇)。经河南省科技厅鉴定,本项目技术成果具有原创性、先进性和实用性,达到了国际领先水平。

盾构TBM控制系统可靠性技术开发及应用

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    2019 - 07 - 22
    通过对盾构自主设计制造关键技术研究,揭示了密封舱压力分布规律,发明了密封舱压力动态平衡控制方法,突破了多系统协调控制技术,解决了因界面失稳导致地面塌陷的难题;提出了盾构载荷顺应性设计方法,解决了因载荷突变导致系统失效的难题;提出了基于盾构姿态预测的推进控制方法,发明了盾构推进压力/流量复合纠偏技术,解决了因掘进方向失准造成盾构掘进偏离设计轴线的难题。获2012年度国家科学技术进步一等奖;获发明专利77项、软件著作权16项;制订国家及行业标准2项;发表SCI/EI论文190篇,出版专著3部;研究出了能同时适应软土、风化岩、软硬不均地层、砂层及砂砾石地层的复合盾构,填补了我国在复合盾构领域的空白,实现了从盾构关键技术到整机自主制造的跨越,使我国的盾构设计与制造水平迈进了国际先进行列。
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    2019 - 07 - 22
    通过构建跨江越海隧道结构设计理论与方法,解决了水下隧道与陆域道路连接、水下大断面交叉立交隧道结构设计难题;创建了跨江越海隧道施工防突水的控制技术体系,破解了水下隧道施工中极易发生突水灾难性事故的技术难题;创立了跨江越海隧道盾构掘进核心技术体系,突破了高水压下盾构长距离掘进的技术障碍;获2016年度国家科学技术进步二等奖,获发明专利11项、实用新型专利3项、国家级工法1项、软件著作权1项、省部级工法2项。该成果整体应用于我国首座水下立交隧道——长沙营盘路湘江隧道等多座隧道工程,并推广应用到了衡阳湘江隧道、汕头苏埃海湾隧道、青岛地铁一号线跨海隧道工程等多座在建跨江越海隧道工程,其多项关键技术填补了国内外空白,有力地促进了我国跨江越海隧道的技术进步。
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    2019 - 07 - 22
    创建了高速铁路水下盾构隧道结构体系与设计方法,突破了以“盾构地中对接”新技术为核心,适应长距离、高水压、严重软硬不均地层的盾构施工关键技术与装备,创新了高速铁路特长双孔水下隧道运营控制关键技术,系统解决了高速铁路特长水下盾构隧道工程设计、施工、装备、运营中的系列难题。获2018年度国家科学技术进步二等奖、国家优质工程奖、中国土木工程詹天佑奖和菲迪克优秀工程奖;获发明专利12项、实用新型专利10项、软件著作权1项;编写省部级工法9项、行业规范1项;出版专著2部、论文62篇。成果整体应用于世界首座高速铁路水下盾构隧道、我国建成的最长水下隧道和首座铁路水下隧道——广深港高铁狮子洋隧道,打破了我国铁路“遇水架桥”的常规思维,实现了世界高速铁路水下盾构隧道从无到有的突破,被誉为“世界高速铁路隧道修建技术的里程碑”。
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    2019 - 07 - 22
    针对超大异形全断面开挖、异形多曲率管片拼装等难题进行了深入研究,在超大异形全断面开挖技术、紧凑型刀盘驱动设计与多驱动联合控制技术、异形断面多曲率管片拼装机可靠性技术等十大方面实现突破,研发出新型多刀盘多驱动联合开挖技术、双螺旋耦动互馈与顶推载荷顺应性的土压自适应平衡技术,构建了管片拼装位姿的多体动力学模型,首创了7自由度管片拼装机构,成功研制出世界首创超大(10m级)异形全断面隧道掘进机,填补了国内开挖异形断面规格大于70m2的空白。获2018年度国家科学技术进步二等奖;获发明专利6项、实用新型专利6项、软件著作权2项。该成果成功应用于郑州中州大道、新加坡汤申线、蒙华铁路白城隧道等十余工程,并在既有民居、商场等建筑群体地下联通作业项目中得到推广,为城市主干道下穿隧道、地铁站过街隧道、地下停车场、综合管廊、城市地铁双线隧道等市政、交通建设起到引领示范作用。
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    2019 - 07 - 22
    通过对盾构电液测控方法与系统集成技术进行研究,自主研发了集刀盘驱动、盾构推进和管片拼装等电液系统模拟与测试功能于一体的盾构电液控制系统综合实验平台,并建立了盾构刀盘驱动液压系统能耗评估模型,解决了刀盘驱动系统高效节能控制、推进系统突变载荷顺应性设计技术、盾构电液系统性能测试等技术难题,为盾构电液控制理论与技术研究提供了原创性的基础实验条件,填补了国内外空白。获2015年度河南省科技进步二等奖、2015年度洛阳市科学技术进步一等奖;获发明专利6项、软件著作权1项;发表论文47篇(SCI收录3篇,EI收录13篇)。经河南省科学技术厅鉴定,本项目技术成果达到国际领先水平。
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