ZTS6250泥水平衡盾构设备研制及应用

    本项目通过采用引进、消化、吸收和再创新的相互结合模式，完成了泥水平衡盾构机的自主研发，实现了开挖、衬砌、出碴的全自动化作业。该项目申请专利14项，其中发明专利6项，授权专利10项，其中发明专利2项。产品经国家建筑城建机械质量监督检验中心检测，符合设计规范要求；而且通过了湖南省科技成果鉴定，一致认为成果技术达到国际先进水平，其中泥水高效环流技术达到国际领先水平。

    ZTS6250泥水平衡盾构产品瞄准盾构发展的前沿技术，立足于服务国内重大工程需求，并为服务于国际工程需求打下基础。而且泥水平衡盾构的产业化，将极大推进国内隧道施工盾构机的应用，实现隧道工程的盾构机工业化施工，将显著提高施工效率，改善工作环境，减少环境污染和干扰，保障其高效性、安全性和环保性。主要创新点：

    （1）实现泥水平衡盾构机的柔性设计和模块化设计，建立了泥水平衡盾构机掘进过程功能模型、系统作用机理耦合模型和系统参数匹配模型等，以地质适应性为出发点，综合考虑盾构机功能设计特点及选型准则，结合泥水平衡盾构机施工地质参数，建立泥水平衡盾构机数字化建模机理。

    （2）基于岩土力学、岩石破碎学等理论基础，分别建立了泥水平衡盾构机刀盘在掘进过程中切削岩土、不同刀具组合切削破岩的力学模型。在分析开挖系统—岩土耦合过程动态性能的基础上，提出了开挖系统参数的设计准则，并形成刀盘地质适应性设计理论。

    （3）初步建立了泥水平衡机掘进开挖系统性能评价体系，开发出开挖系统结构布置、参数化建模、力学性能分析、结构分析等功能于一体的CAD系统。

    （4）通过对泥水平衡盾构机泥浆流体瞬态和稳态流动特性分析，优化系统运行参数与匹配，并针对性地设计了出碴碎石与搅拌功能，完善了系统管路延伸闭塞器装置。

    （5）解决了泥水平衡盾构机出碴系统的地质适应性问题，通过反冲洗模式和双采石仓的设计，有效地防止了出碴堵管问题的发生，大大提高了系统开挖效率，节约了运行成本。

    （6）对泥水平衡盾构整机液压系统主要元件进行集成化研究与分析，实现了管片拼装机系统快速准确的六个自由度控制，极大地提高了作业微动性能，降低了总驱动功率，提高系统性能和可靠性、节约成本，节省安装空间。   

    获奖等级：三等奖

    完成单位：中国铁建重工集团有限公司