同时针对硬岩地质条件的换刀作业也进行升级,中铁装备已出口盾构机25台

日期:2020-03-13编辑作者:社会责任

【机械网】讯  近日,中国建筑第六工程局有限公司第一台盾构机“守正1号”TM641PMX在上海组装完成,并顺利通过出厂验收。  “守正1号”盾构机是中建六局根据天津地质情况,为天津地铁6号线徐庄子站项目部定制生产的加泥式铰接土压平衡盾构机。开挖直径6440毫米,最大推进速度为每分钟80毫米,整机总长约67米,总重近400吨。  土压平衡盾构机是一种用于隧道暗挖施工,具有保护金属外壳,壳内装有整机及辅助设备,在金属外壳掩护下进行土体开挖、土碴排运、整机推进和管片安装等作业,使隧道一次成形的工程设备,广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。【打印】 【关闭】

台海网4月23日讯 据厦门广电网报道 22日下午,由厦门厦工中铁重型机械有限公司自主研制的土压平衡全断面硬岩双模盾构机正式验收下线。与普通的盾构机相比,这台设备既能满足软土地层的掘进,又能开挖超硬岩地层,功能更加强大。

北方重工为粤造土压平衡盾构机完工

www.d1cm.com2013/11/20 08:58来源:第一工程机械网

近日,北方重工集团盾构分公司为广东水电二局股份公司制造的第二台盾构机完工,该设备是北方重工为广东水电二局股份有限公司“量身打造”的6.28米土压平衡盾构机,将用于当地的地铁隧道施工项目。

这台盾构机开挖直径为6.3米,总推力3600吨,主机长度9.5米,整机长度约为80米,整机重量约为450吨。主要适用于地下水少,渗透系数较小的粘性地层、砂性地层和砂砾土层,通过精确控制开挖舱的渣土排量,来保持开挖舱的土体压力,维护开挖面的相对稳定性。

据了解,土压平衡式盾构机曾在沈阳地铁和北京地铁施工中立下“汗马功劳”,是我国地铁隧道开采中最通用的设备。

这次根据用户当地的环境条件,北方重工为广东水电二局股份生产的这台盾构机采用了土压平衡加压技术,特殊的刀盘设计能够适应广州、深圳地区软土、软岩、上软下硬底层的施工掘进。

(责任编辑:Sunny)

  • 关键词:
  • 北方重工 盾构机 地铁施工
  • 延伸阅读:
  • 北方重工集团为广东水电二局制造盾构机完工北方重工业集团研制成功整套液压支架北方重工为广东水电二局制造第二台盾构机北方重工集团研制成功高端电液控液压支架北方重工集团煤机产品研发制造基地浮出水面

盾构隧道掘进机,简称盾构机,俗称“地龙”,是一种隧道掘进的专用工程机械。现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体,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,亦被称作地铁施工的“利器”。目前,盾构机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政管网、过江隧道、水电等隧道工程。 在2016年底召开的中国工程机械工业协会掘进机械分会上,小编了解到,我国已经掌握了自主设计制造盾构机的能力,并开始打破国外长期垄断国内盾构机市场的局面。当前,我国以盾构机为主的全断面隧道掘进机市场迎来重要发展机遇主要源于两方面:一是以轨道交通为代表的城市基础设施建设;二是《中国制造2025》的战略实施和“一带一路”倡议的推进。 国内:地下城市管廊及基础设施建设成为盾构机的需求主力 2017年5月11日,第一届中国城市综合管廊规划建设与管理大会在珠海召开,中国地下综合管廊建设已经进入关键时期。业内人士表示,有效拉动社会资本投入地下综合管廊建设,促进中国城市集约高效和转型发展,提高中国城镇化发展质量,成为地下管廊建设的重中之重。盾构机,则是实现地下管廊建设的必备工具。 同时,盾构机作为隧道挖掘、建设的必要设备,其需求也受到了铁路和城轨高速发展拉动。2016年5月,国家发展改革委、交通运输部联合印发《交通基础设施重大工程建设三年行动计划》,2016-2018年拟重点推进铁路、公路、城市轨交等交通基建领域共303个项目,涉及项目总投资约4.7万亿元。根据《“十三五”城轨交通发展形势报告》,城轨交通将出现更大规模的发展态势。据统计,约有75%的运营线路为地铁,预计至2022年,地铁总长度将达到8033.3公里。由于地下铁路的修建往往通过人口密集区,所以无法大面积进行地表开挖,需要采用盾构机。有人算了一笔账,地铁隧道一般为双车道,需双向开挖,根据盾构机的设计寿命,假设每9公里需要两台盾构机,则共需要盾构机上千台。 2017年,国内盾构机市场新品层出不穷,屡破纪录。2月份,中国电建与中国中铁两家央企“强强联合”,仅用2个月就建成盾构总装车间,仅用3个月时间第一台盾构机就成功下线。3月10日,铁建重工在成都龙泉驿区制造的“成都首台国产大直径土压平衡盾构机”成功下线。4月6日,全球首台马蹄形盾构机“蒙华号”掘进里程日前突破千米大关,这是我国马蹄形盾构工法首次应用于山岭铁路软土隧道施工,标志着这台超大异型盾构机实现成功运用。7月19日,山河智能董事长何清华与湖南省铁路工程第二有限公司董事长武朝光签约,两台由中铁山河公司生产的全新土压平衡盾构机即将投入昆明轨道交通四号线工程项目。8月7日,一台直径15.01米,长130米的超大直径盾构机在广州下线,这是国内最大直径海底隧道盾构机。 海外:掘金“一带一路”出口呈稳步增长态势 受制于核心关键设备的缺失,我国盾构机的制造技术和市场曾长期被国外公司垄断。近年来,通过自主创新,我国已掌握了盾构机的自主设计制造能力,并在国内市场取得了主导地位,在出口方面也呈现出稳步增长的态势。以中铁装备为例,2013年,中铁装备成功收购德国维尔特公司。2015年10月份,中铁装备自主研制的矩形盾构机首次出口新加坡,开创了国产矩形盾构机走出国门的先河。2016年3月份,中铁装备出口以色列的首台大直径土压平衡盾构机下线,创下了国产盾构机出口海外的最大订单纪录……截至目前,中铁装备已出口盾构机25台,中国品牌在世界盾构市场的影响力与日俱增。自成立至今,中铁装备积极推进“走出去”的国际化道路,先后成立德国公司和新加坡分公司等海外机构,产品出口至马来西亚、新加坡、印度、中东等国家及地区,并成功进入欧洲。业内人士根据中铁装备海外订单的增长情况,保守估计我国盾构机出口增长率在30%以上。 2017年1月2日,北方重工集团获土耳其六台盾构机大单。4月25日,中车永济电机公司获得中国铁建重工集团有限公司出口盾构机项目电机订单30台,并将配属盾构机整机出口俄罗斯。6月26日,中国铁道建筑总公司所属铁建重工自主研制的首台出口俄罗斯盾构机DZ397顺利完成验收,设备将应用于莫斯科地铁隧道施工。7月3日,中国铁建重工集团自主研制的国产首台出口俄罗斯盾构机DZ397装车发运,设备将应用于莫斯科地铁隧道施工。 再制造产业:逐步完善引领行业健康发展 据不完全统计,2016年,我国盾构机保有量目前已超过950台,盾构机因为其特殊的施工要求,经常是一个工程段下来,整台盾构机就报废了。中铁装备集团党委书记、董事长谭顺辉曾表示,大型盾构设备使用寿命通常在1万小时左右。虽然20世纪90年代“再制造”概念便被提出,但是因为盾构机在国内大规模应用也就是最近10年,所以,盾构机再制造近两年才被提上日程。也正因为如此,盾构机再制造得以在相对规范的环境中不断完善,引领着盾构机再制造行业的健康发展。 2017年3月25日,中建交通建设集团有限公司“中建二号”再制造盾构机成功下线,5月1日起正式在长春地铁项目服役。5月26日至6月25日期间,“中建二号”单月完成449环、538.8米,创造了长春地铁盾构单月最快纪录。8月,“中建二号”再制造盾构机交上了一份令人满意的成绩单。据工程负责人介绍,这台经过“翻新”的再制造盾构机在掘进性能等方面超过了部分新机,达到了施工要求,但成本只相当于新机的四分之一甚至更低。据中国工程机械商贸网编辑了解,为了使这台盾构机重获新生,中建交通对盾构机的主轴承、减速机、泵阀、液压油缸、刀盘、螺旋输送机等关键部件进行了再制造,并应用表面镀层再制造技术、表面涂层再制造技术等技术。与购买新机相比,整机再制造可以节省资金2000余万元。同时,可以节约钢材200余吨,按标准煤计可节煤近260吨,减少二氧化碳及其他有害气体排放近700余吨。 2017年6月,中铁装备集团高端装备再制造中心项目开工仪式在天津举行。项目建成后将成为我国最大的隧道掘进机再制造基地和再制造产品及零部件仓储中心、交易中心。据中国工程机械商贸网编辑了解,该项目将开展盾构设备的保税维修、再制造以及总装业务,建设成为中铁装备盾构机出口东南亚、欧洲、中亚、西亚等国外市场的维修中心。中国中铁工程装备集团有限公司相关负责人介绍,项目投入运营后,可以解决长期困扰我国海外工程出口企业的高端装备回国内维修及保养难题,相比于海外,在国内开展再制造等相关业务可以节约60%左右的费用。

摘 要:根据北京地区工程地质和水文条件,以及北京市地铁施工的特点,提出适用于北京地区地铁隧道施工用的盾构机型和盾构机基本配置的技术要求,同时还就盾构机扭矩、刀具形状与布置及作用等技术关键点进行了讨论。此外还提出,施工企业、国内重工业企业及科研单位三看联合起来共同攻关,可以设计和制造出满足北京地区地铁隧道施工用的盾构机。关键词:北京地铁 盾构机 造型 砂卵石 磨损1 前言为承接北京地铁隧道施工任务,我集团公司于2002年10月参加了北京市地铁五号线盾构法施工标段的投标,由笔者执笔编写投标书中盾构机选型部分内容。在完成此任务的过程中,笔者对北京地区地质特征、盾构机机型及适应工程地质的特点等进行了思考,感到国内大型重工业企业如果深刻认识到北京地区地质的特点,在设计方面针对关键问题有正确的解决办法,再加上精心制造,完全有能力设计和制造出满足北京地区地铁隧道施工用的盾构机。为此,笔者将北京地区地铁隧道施工用盾构机选型的有关资料进行整理,同时结合我集团公司购买北京市地铁五号线施工用盾构机(外径Φ6.14 m)时的一些基本考虑,勉凑一文,供国内同行参考,为促进我国盾构技术的发展贡献一点微薄之力。2 北京地区地质情况简介及地铁隧道结构形式2.1 工程地质及水文条件北京市地处永定河洪冲积扇的中上部,第四系松散土层及砂卵石层遍布全区,其地质沉积层的"相变"十分明显,如西部单一的砂卵石层向东很快渐变成粘性土和粉细砂互层的多层状态。在北京市采用盾构法进行隧道施工时,将碰到以下几类极具北京地质特征的地层:(1)粘性土及粉土层(粉质粘土、粘质粉土)。(1)砂性土层(粉细砂、中细砂、中砂、中粗砂,部分石英含量大)。(3)砂卵石地层(一般粒径3~5mm,西部5~15mm,最大层厚超过40m以上)。(4)粘质粉土、砂质粉土、中细砂互层,中砂、粉质粘土、砂卵石互层。北京市的地下水一般指上层滞水、潜水和浅层地下水,另有一类景观、河期渗漏水以及城市上下水管道的漏失水等城市特殊水。2.2 地铁隧道结构形式北京市地铁隧道覆土厚度约为8~16m,埋深约为14~22m。一般考虑采用节能型车站,隧道线形既有平曲线又有竖曲线。地下水位高低不一,甚至隧道位于地下水位之上。隧道结构可分为普通环和通用环两种形式(图1,图2)。普通环形式为常用的标准环+左转、右转环(楔形环)方式,在直线段使用标准环,曲线段采用楔形环。目前国内大部分城市地铁隧道均采用此种普通环拼装方式。通用环形式是欧州常用的管片拼装方式,该方式只有1种楔形环,通过其不同组合实现直线和曲线管片拼装。两种结构形式管片均由6块组成,本次北京市地铁五号线盾构施工标段即采用通用环拼装方式。3 地铁施工用盾构机选型基本原则笔者经过对国际国内盾构施工技术的调查分析,针对北京市地铁隧道盾构法施工,认为盾构机选型时应遵循以下几项基本原则。盾构机技术水平先进可靠,并适当超前,符合我国国情所选盾构机应满足北京市地铁规划各条隧道所穿越地层不同地质与水文条件的施工需要,特别是要满足规划在2008年前必须完成的隧道工程施工的需要。能够满足浅埋或超浅埋地铁隧道施工以及穿越大量房屋建筑之下施工的需要,即要求盾构机对控制地表沉降配备足够的功能和具有良好的操作性能。盾构机能够适应北京市地下构筑物众多的特点,必要时可实现隧道内清楚或撤换障碍物的施工。盾构机在设计方面应考虑北京市地铁隧道施工需要多次拆卸、多次组装和可能应用于多项隧道工程的实际特点。4 盾构机选型考虑要素及注意点4.1 工程地属条件(1)粘性土及粉土层盾构机在此地层中施工时,一般较容易控制,但常会发生刀盘粘附导致增大阻力和螺旋输送机的粘附堵塞,因而盾构机选型时应注重在刀盘形式、开口率、刀具、加泥位置等考虑解决方法。(2)砂性土层盾构机在砂性土层施工比在粘土层施工稍为困难。砂性土一般摩擦阻力大,渗透性好,在盾构机推进挤压下水分很快排出,土体强度提高,故不仅盾构机推进摩擦阻力大,而且开挖面土压力也较大,常会导致盾构机刀盘扭矩和总推力不足。另外,盾构机密封舱内刀具切削下来的砂土不易搅拌成均匀的塑流体,特别是在无水砂性土层中施工,有时甚至实现不了与开挖面土压力保持动态平衡的需要,操作不当会出现开挖面上方的局部坍塌。再有,北京地区砂性土中石英含量较大,刀具磨损较严重,并伴有损坏盾尾密封系统的现象。因此盾构机选型时,应将设备的推力、刀盘的扭矩、形式、开口率,以及加泥加泡沫系统等内容作为重点统筹考虑。(3)砂卵石地层北京地区的砂卵石地层一般级配良好,含砂率在25% ~40%之间.盾构机在此地层中施工远比在砂性土层中施工困难:首先是盾构机密封舱内建立土压平衡比较困难,甚至盾构机实现不了土压平衡的功能;其次是大粒径砂卵石不但切削或破碎困难,而且切削下来的碴土经螺旋输送机向外排出也十分困难;再次是刀盘(刀具)和螺旋输送机以及密封舱内壁磨损严重,而且盾构机掘进过程中产生的震动和噪音对周边环境影响较大等等。因此盾构机选型 时,必须从如何解决上述三个问题出发,对刀盘支撑方式、刀盘形式,刀具形状及布置方式,加泥加泡沫系统等方面认真研究,保证所选机型适应砂卵石地层的施工。(4)粉质粘土、粘质粉土、中细砂互层对于此类地层,盾构机施工比较容易.有时甚至不用加泥只需加水即能顺利施工。(5)中砂、粉质粘土、砂卵石互层对于此类地层,盾构机施工比砂性土层困难,而远比砂卵石层容易,所需注重问题与前三项类似,但因为几类地质交互的原因,情况有较大变化。4.2 工程水文条件对于采用密闭式盾构机技术施工,除工作井施工需要考虑降水外,区间隧道盾构机施工时对地下水只需稍加注意即可(对于密封0.6MPa以下的水压力,就目前盾构机技术水平已很容易)。对于城市特殊水,因其产生原因和作用于土体的状况复杂多变,不易一概而论。有些情况其对地层土体物理力学性能的影响较大,如土体被特殊水长期浸泡变软或由于管道渗漏其周围土体不断被水带走后形成不规则空穴等等,给盾构施工沉降控制造成很大困难。因此盾构机选型肘对城市特殊水的影响需特别加以考虑。4.3 曲线施工根据城市地铁的使用要求以及城市交通网的规划,地铁隧道必然存在曲线部分,而节能型车站通常为进站上坡出站下坡,也有坡度较大的竖曲线部分;另外地铁隧道线形设计或施工时,常为避开既有构筑物,不得已改变线形,也会出现曲线。因此盾构机所装备的功能,应满足曲线推进的要求。设计在曲线段一般采用楔形管片,但为减少曲线施工对土层的干扰,笔者认为除采用楔形管片外,设计盾构机时还可以考虑采用油压分区控制、实现千斤顶可自由编组;或采用仿形刀装置、铰接机构等功能综合解决。4.4 地下构筑物众多北京是一个拥有一千多万人口的特大城市,地下修建了大量的构筑物,如上下水管道、煤气、热力、电力、通讯、人防工程等。北京又是一个古老的城市,除地下可能有大量文物外,旧繁华市区还可能存在一些年代久远、损坏严重、存在严重渗滑的各种管道。而由于历史的原因,北京市城市建设档案管理相对滞后,很难弄清地下各种构筑物的分布状况。工程勘测时,因钻孔距离的局限,隧道沿线总存在勘测的空当,实际上还存在地铁隧道上方地面现有大量房屋建筑,不能实施勘测。因此盾构法施工过程中,会遇到各种障碍物或异物,并且往往不具备从地面进行处理的条件,给盾构掘进施工带来意想不到的困难。盾构机选型时,应考虑北京地下构筑物众多的现实,提出相应的解决办法。4.5 浅覆土及隧道穿越建筑物下方隧道穿越建筑物下方,特别是旧有民房(穿越其它现存构筑物两者距离过近的情况也可划归此类),是城市隧道采用盾构法施工的首选原因;另由于种种原因,地铁隧道总会有局部埋深不大,隧道覆土较浅的地段,故盾构机在上述条件下施工不可避免。对此稍作分析即可知道,这两种情况下盾构法施工所需要考虑的问题都是如何控制土体(地面)沉降或变形,避免引起地面建筑物下沉、倾斜、开裂或者避免造成相邻构筑物损坏。根据盾构法施工经验.如果施工控制不好,确实会引起隧道前方或周边土体产生较大沉降与变形,造成地面房屋开裂或严重干扰相邻构筑物。因而盾构机选型时,将盾构机配备控制土体沉降与变形的功能以及具有操作简便、灵巧等性能作为重点考察内容。4.6 同一台盾构机多次解体、搬运、组装调试与掘进根据北京地区地质条件,盾构机的使用寿命一般可达6km甚至10km以上,而盾构法隧道工程标段划分不会过大,估计在两个区间左右,即单线长度不大于4km,低于盾构机的使用寿命。笔者认为应考虑我国国情,尽可能增加盾构机用于工程施工的长度。故所选盾构机在确保适应北京各类地层施工的前提下,须充分考虑盾构机分块的合理性,既要保证盾构机的整体质量,又要满足便于组装、解体和搬运的要求。5 盾构机机型选择5.1盾构机技术发展简要回顾盾构机问世近180年,但得到迅速发展是在20世纪60年代以后。纵览当今世界各国,盾构机综合技术水平首推日本(截至2002年10月,生产盾构机及TBM近8500台)和欧洲(截至2002年10月,生产盾构机及TBM近500台)最高。盾构机由初期的手掘式发展到半机械式、全机械式,以及近30多年来高速发展的泥水式平衡盾构机和加泥式土压平衡盾构机等。现代盾构机已在自动控制、激光导向、液压传动、开挖面压力控制、壁后同步注浆、盾尾密封、管片拼装、计算机数据采集等方面得到很大发展。进入20世纪80年代后期,世界上又开发出既可用于软土地层又可用于岩石围岩的复合式盾构机;开发出可转任意角度的复合子母式盾构机。另外,盾构法隧道成型断面除圆形之外,多圆形、椭圆形、矩形及多室矩形也在实际工程中得到应用。当今世界盾构机的技术水平已发展到相当高的阶段。对于北京地区的地质条件.以及地铁隧道工程所穿越的区域,采用泥水式平衡盾构机和加泥式土压平衡盾构机均能满足隧道施工的需要。5.2 盾构机机型的确定正如5.1节所述,采用当今技术水平最高的泥水式平衡盾构机和加泥式土压平衡盾构机,均能满足北京市地铁隧道的施工,但究竟采用那一种机型技术经济更合理,必须从盾构机的工作原理、适用地质领域的宽窄、经济指标以及对环境的影响等综合均衡比较之后,才能得出正确的决策。泥水式平衡盾构机的工作原理是通过向密封舱内加入泥水(浆)来平衡开挖面的水、土压力,其开挖面的平衡稳定性及控制地面沉降性能较好,盾构机内部空间较大,特别是大直径隧道施工具有一定技术优势,但施工弃土需进行泥水分离处理。该设备系统庞大,占地面积多,且价格昂贵。加泥式土压平衡盾构机的工作原理则是向密封舱内加入塑流化改性材料,与开挖面切削下来的土体经过充分搅拌,形成具有一定塑流性和透水性低的塑流体,同时通过伺服控制盾构机推进千斤顶速度与螺旋输送机向外排土的速度相匹配,经舱内塑流体向开挖面传递设定的平衡压力,实现盾构机始终在保持动态平衡的条件下连续向前推进。由于加泥式土压平衡盾构机可以根据不同地层的地质条件,设计和配制出与之相适应的塑流化改性剂(如泡沫等),极大地拓宽了该类机型的施工领域,特别是在砂卵石地层中施工优势最为明显。故近年来该机成为盾构机应用的主流机型,在隧道工程中得到广泛应用。日本土木学会1997年修订《隧道标准规范(盾构篇)及解释》时,专门在日本全国境内对盾构机机型、使用地质条件以及工程应用数量等作了较全面的调查。调查结果如图3~5所示。 由图3·图5可见,加泥式土压平衡盾构机应用的台数最多,工程项目应用的数量最大,适应不同地质条件(粘性土、砂性土、砂砾石甚至软岩)的能力最强,特别是在砂砾地层(最大粒径超过5mmm)中的应用占绝对优势。为进一步分析判断,笔者对国内各大城市地铁工程应用盾构机的机型也进行了调查,结果如表1所示。由表1可清楚地看出,无论南方还是北方,国内地铁隧道工程使用的盾构机型均以加泥式土压平衡盾构机型为主。尽管应用的地域或范围较广泛,地质条件相差较大,但据调查,该类机型均能较好地适应和顺利地完成地铁隧道的施工。可见,国内地铁工程盾构机的应用实践,也证明了加泥式土压平衡盾构机具有良好的适应性。笔者进一步对泥水式平衡盾构机和加泥式土压平衡盾构机的主要特性进行了比较,其内容与结果详见表2。根据国外与国内盾构机实际应用现状和两种机型技术特性的比较结果,笔者认为,对于北京市地铁隧道盾构法施工,加泥式土压平衡盾构机的技术经济比较合理,选型时宜优先考虑。(end)

眼前这台大家伙就是由厦工中铁自主研制的土压平衡全断面硬岩双模盾构机,它的开挖直径6.47米,整机长度125米,总重约650吨,装机功率2547千瓦。接下来,这台设备将用于福州地铁4号线林浦站-城门站区间的施工。

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