Ключевые технологии и приемы использования щитовых проходческих комплексов при сооружении туннелей
Шрифт:
(1) На основе зарубежной технологии ферментативного гидролиза и абсорбирования проходческого щита с гидропригрузом большого диаметра, опираясь на проект «Желтый переход» Центральной линии водовода Юг-Север I фазы, были проведены исследования по проектированию и производству системы проходки проходческого щита с гидропригрузом и тюбинга, была завершена разработка чертежей общего проекта проходческого щита с гидропригрузом диаметром 9 м, электрического управления, водно-шламовой системы и др. Инновации в водно–шламовой системе были заявлены на национальный патент на изобретение (заявка на патент № 200610025637.1).
(2) В Уханьском туннеле возле реки Янцзы были применены ферментативный гидролиз и абсорбирование рабочего органа проходческого щита с гидропригрузом диаметром 38 м и в соответствии с конкретными геологическими условиями проекта
(3) Испытательная платформа для моделирования системы управления щитом диаметром 5 м (рис. 1-46) была разработана с использованием независимых прав интеллектуальной собственности. На «Испытательный стенд системы управления щитом» была подана заявка на получение патента на национальное изобретение (заявка на патент № 200610160040.8). Успешная разработка испытательного стенда системы управления щитом заложила основу для разработки щита.
Рис. 1-45. Резцовая головка для гравийносложного пласта, разработанная Китайской железнодорожной корпорацией
Рис. 1-46. Испытательная платформа для моделирования системы управления щитом гидропригруза, разработанная Китайской железнодорожной корпорацией
7) Разработка и применение комбинированного проходческого щита с грунтопригрузом
Китайские разработчики и производители щитов давно мечтали о создании комбинированного щита, способного одновременно бурить в различных геологических условиях, таких как мягкий грунт, выветрившаяся порода, твердые и мягкие пласты, песок и галечные пласты. 26 апреля 2008 года, опираясь на государственный план «863», Китайская корпорация железнодорожных туннелей (предшественник Китайской компании по железнодорожному инженерному оборудованию) возглавила разработку комбинированного щита – «Китайская железная дорога № 1» (рис. 1-47), который был разработан при участии Чжэцзянского университета, Хуачжунского университета науки и технологии и Тяньцзиньского университета (рис. 1-48), успешно реализовал мечту совершить исторический скачок от «создания китайского собственного щита» к «созданию лучшего щита в Китае», став первым в Китае композитным щитом с независимыми правами интеллектуальной собственности.
Диаметр щита составляет 6.4 м, максимальная скорость движения – 80 мм/мин, максимальная сила тяги – 32 000 кН, тяга гидроцилиндра – 989 кН, общая тяга – 31 650 кН, мощность фрезы 630 кВт, крутящий момент 4377 кН·м, момент отрыва 5225 кН·м. Данный щит совершил прорыв в разработке адаптивности инструмента, технологии управления распределенной системой ввода/ вывода, технологии системы улучшения шлака и других ключевых технологий, таких как технология проектирования и интеграции комбинированного щита, технология проектирования тюбинга с шестью степенями свободы, технология проектирования оптимизации структуры винтового конвейера, технология проектирования системы безопасности с давлением в кабине, технология проектирования композитной системы улучшения шлака и т.д. и выиграл три национальных патента на изобретение и восемь патентов на полезную модель, 3 национальных патента на изобретение, 8 патентов на полезную модель, а также авторское право на программное обеспечение.
«Китайская железная дорога № 1» была успешно использована для прокладки щитового туннеля между станциями Инкоу и Хэпин третьей линии Тяньцзиньского метрополитена (рис. 1-49), беспрепятственно пересекая сложный и оживленный городской район со множеством старых
Рис. 1-47. Церемония доставки щита «Китайская железная дорога № 1»
Рис. 1-48. Запуск щита «Китайская железная дорога № 1»
18 июля 2009 года эксперты, организованные Департаментом науки и техники провинции Хэнань, провели оценку результатов работ и пришли к следующему выводу: «Результаты достигли международного передового уровня и международного ведущего уровня в развитии комбинированной дисковой фрезы и технологии синхронного впрыска охлаждающей жидкости и проект имеет большие экономические, социальные и экологические преимущества». Разработка «Китайская железная дорога № 1» заполнила пробел в области комбинированного щита в Китае, нарушив монополию иностранных технологий, открыв новую главу независимых исследований и разработок, проектирования, производства и применения китайского щита в строительстве, сделав первый решающий шаг к индустриализации щита в Китае и заложив основу для реализации программы «Сделано в Китае» и китайской мечты о великой державе. В 2011 году это достижение было отмечено Первой премией научно-технического прогресса в провинции Хэнань.
8) Разработка и применение проходческого щита с гидропригрузом большого диаметра
26 декабря 2008 года большой щит с гидроприрузом диаметром 11.22 м (рис. 1-50) был установлен на месте строительства туннеля Шанхайской дороги Дапу, дополнительного проекта к Всемирной выставке, что ознаменовало еще один солидный шаг в индустриализации проходческих щитов с гидропригрузом и очередной прорыв в технологии проектирования и производства в Шанхае. Это знаменует собой еще один солидный шаг в индустриализации отечественных щитов и является очередным прорывом в области дизайна и технологии производства щитов для шанхайского туннеля после массового производства щита «Совершенный» с полным независимым правом интеллектуальной собственности.
Рис. 1-49. Завершена третья линия метро Инхэ в Тяньцзине в рамках проекта «Китайская железная дорога № 1»
Рис. 1-50. Завершение изготовления проходческого щита с гидроприрузом большого диаметра
Проходческий щит с гидропригрузом – это специальная машина и оборудование, используемое при прокладке подземных туннелей, которое использует теорию водно-шламового баланса для контроля баланса между давлением грунта в забое котлована и давлением воды и глинистой воды в камере щита, объединяя механику, электричество, гидравлику и управление.
В августе 2007 года Министерство науки и техники Китайской Народной Республики учредило проект по разработке ключевых технологий и прототипов для крупномасштабных проходческих щитов с гидропригрузом в рамках государственного плана «863» 11-й пятилетки. Используя опыт, полученный от щита «Совершенный», Шанхайская туннельная компания совместно с Чжэцзянским университетом и Китайской корпорацией железнодорожных туннелей успешно разработала сбалансированный проходческий щит с гидропригрузом большого диаметра с полным независимым правом интеллектуальной собственности.