城区大断面隧道具有明显的运力优势，可显著缓解交通压力，成为现代城市（群）隧道的发展方向。相比于软土地层盾构装备研制及应用，超大直径盾构（Φ≥14.00m）掘进硬质岩层将面临刀盘振动损伤严重、刀具更换频繁、保压响应迟钝、泥水系统滞排堵泵、姿态调控失准等诸多行业难题。该项目对超大直径盾构刀盘刀具系统、盾构保压系统、泥水环流系统、姿态调控系统等进行了系统创新，形成了如下创新成果：

　　（1）提出了硬质岩层刀盘偏载受力加权算法，创立了刀盘防振动损伤结构设计理论与方法，刀盘滚刀破岩最大振幅降低35%，设计了常压换刀装置的密封结构和快速更换工装，整体减重21%，攻克了超大直径刀盘应力集中与振动损伤难题。

　　（2）设计了泥水仓压力多阀组联合控制模型，研制了国内首台基于PLC控制的泥水盾构电控保压系统实验装置，并自主开发了泥水盾构智能保压系统，调控精度由0.1bar提高到0.01bar，现场运行稳定，解决了盾构仓内智能保压卡脖子难题。

　　（3）研制了一套盾构泥浆携渣实验系统，提出了硬质岩层泥水系统管路减磨布置方法，岩渣对排浆管的磨损量降低35%，开发了用以维持仓内泥浆稳定的盾构隔板，研制了具备“主机段小循环模式”等7种循环模式的泥水系统，解决了硬质岩层超大直径盾构岩渣堵管卡泵问题。

　　（4）建立了一种推进系统新型动力学前馈控制策略，研制了盾构上浮辅助调节装置、姿态调控装置等，盾构姿态的轴线偏差控制在0.3%以内，形成了超大直径盾构装备整机集成技术，研制了9台超大直径盾构。

　　该项目授权发明专利14项，实用新型专利7项，软件著作权4项，发表科技论文10篇，发布国家标准1部。2024年，通过中国机械工业联合会组织的成果鉴定，由中国工程院院士王复明为组长的鉴定专家组一致认为：该成果整体达到国际先进水平，其中刀盘防振动损伤结构设计方面达到国际领先水平。

　　自2021年以来，成果已推广应用于河南、广东、山东等省份的多家装备制造单位、施工单位，特别是在中铁隧道局、中铁隧道股份、中铁工程装备、洛阳九久科技、山东瑞钻工程装备等取得了良好的经济效益。近三年，完成单位新增销售额100547.84万元，新增利润5330.74万元；应用单位新增销售额56891.00万元，新增利润3141.43万元。本项目成果不仅提升了超大直径盾构装备研制与应用行业技术水平，并且助力国内重型装备制造业成为世界的靓丽名片。

　　完成单位：盾构及掘进技术国家重点实验室、中铁隧道局集团有限公司、中国矿业大学、西南交通大学、中铁工程装备集团有限公司
　　获奖等级：三等奖