Ключевые технологии и приемы использования щитовых проходческих комплексов при сооружении туннелей

Хун Кайжун

Щит совершил значительный прорыв в основных технологиях, таких как синхронная система цементирования, машина для сборки тюбинга, система подачи воды и глинистой воды, электрическая система управления, а также добавил эргономичный дизайн, что делает щит более надежным, долговечным, стабильным и простым в эксплуатации, а также имеет хорошие показатели стоимости и отличное постпродажное обслуживание. На практике колебания давления глинистой воды и воды успешно контролировались в пределах 0.01 МПа, что было лучше международного стандарта того времени, обеспечивая стабильность поверхности котлована в процессе щитовой проходки

и удовлетворяя особым требованиям по защите окружающей среды.

Благодаря исследованиям, ключевые технологии оборудования для прокладки проходческих щитов большого диаметра с гидропригрузом внесли значительные инновации в испытательную платформу для моделирования проходки щита, ящик для грунта для моделирования проходки щита, машину для хранения и транспортировки частей щита, машину для сборки частей щита с шестью степенями свободы, приемное устройство, устройство для уплотнения дверей входной и выходной полости, метод выбора коррекции отклонения частей туннельного тюбинга, систему измерения отношения проходки щита в реальном времени и т. д.

Было выдано 12 национальных патентов на изобретения и один патент на полезную модель. Компания разработала 4 основных программных обеспечения, таких как программное обеспечение для сбора общих данных щита V1.0, программное обеспечение для визуализации и анализа информации о конструкции щита V1.0, система автоматического измерения проходки щита V1.0, система выбора коррекции прогиба куска трубы щита V1.0 и т. д., зарегистрировала авторские права на 4 программных обеспечения и заняла первое место в номинации «Золотая награда» на Китайской международной промышленной выставке 2010 года.

В качестве знакового достижения независимых инноваций и скачкообразного развития, достижения проходческих щитов большого диаметра с гидропригрузом были успешно отобраны для участия в Национальной выставке основных научно-технических достижений «11-й пятилетки», что ознаменовало собой крупный прорыв в независимых инновациях проходческих щитов большого диаметра с гидропригрузом в Китае и создало еще одну новую главу в области строительства щитов в Китае. Основные инновационные достижения следующие:

(1) Система уплотнения хвостовой части щита: 22 контрольные точки установлены для мониторинга давления смазки в хвостовой части щита в режиме реального времени, обеспечивая безопасность строительства, а также надежное уплотнение хвостовой части щита и экономию расхода смазки.

(2) Синхронизированная система цементирования: автоматический мониторинг потока и давления цементирования в реальном времени, синхронизированный с движителем. Эффективный контроль оседания грунта и стабилизация формирующегося тоннеля.

(3) Машина для сборки тюбинга: вакуумные присоски используются для захвата частей труб для повышения безопасности сборочной машины; инновационная конструкция присосок может быть демонтирована для удовлетворения потребностей различных ширин и размеров частей труб с 6 степенями свободы управления для повышения качества частей труб.

(4) Система очистки и подачи глинистой воды и воды: научная конфигурация комплекта насосов для подачи грязи и воды, интеллектуальное управление шламовым насосом с переменной скоростью и комплектом клапанов для контроля глинистой воды и воды.

(5) Программное обеспечение системы управления: оснащена самостоятельно разработанной и созданной системой управления

проходческого щита с гидропригрузом.

(6) Электрическая система: предусмотрены два типа коммуникационных сетей – связь через электрические шины и промышленная коммуникация через локальную компьютерную сеть; реализованы сбор, отображение, хранение, анализ и дистанционная передача данных в реальном времени, интуитивно понятная и простая в понимании система; оснащена пультом управления электрической системой с сенсорным экраном, простым и быстрым в управлении.

(7) Самоходная приемная машина: впервые оригинальная рама самоходного приемного локомотива применяется к проходческому щиту с гидропригрузом, чтобы обеспечить стабильное давление воды в разрезе при приемке и значительно улучшить эффективность строительства.

Проект реконструкции туннеля на дороге Дапу, начинающийся от пересечения Южной дороги Чжуншань – Восточной дороги Руйхуэй в Пуси и заканчивающийся на пересечении дороги Яохуа – дороги Чанцин в Пудуне, общей протяженностью 2969 км, расположен на западной стороне первого поперечного туннеля реки Хуанпу, туннеля дороги Дапу. Построенный туннель имеет 2 полосы и вместе с туннелем Дапу Роуд образует двухполосную 4-полосную дорогу, причем двухполосная дорога будет односторонним каналом из Пуси в Пудун, а 2 полосы первоначального тоннеля Дапу Роуд – односторонним каналом из Пудуна в Пуси.

Проект предусматривал пересечение реки Хуанпу шириной 700 м, с глубокой вскрышной породой туннеля и высоким давлением подземных вод, что предъявляло чрезвычайно высокие требования к процессу производства и безопасности щита. Кроме того, туннель имеет достаточно малый радиус поворота (радиус поворота 380 м) – около 442 м, что является наименьшим радиусом поворота среди всех туннелей, построенных с использованием большого проходческого щита с гидропригрузом.

В процессе строительства отечественный проходческий щит с гидпригрузом диаметром 22 м была разработана интеллектуальная система управления эксплуатацией для мониторинга и управления в режиме реального времени, успешно преодолевая трудности, связанные с пересечением затопленного участка туннеля дороги Дапу, большого расстояния между рекой Хуанпу и южной канализационной магистралью большого диаметра, а также участка кривой малого радиуса 380 м. Щит успешно преодолел трудности, связанные с пересечением карстового участка туннеля Дапу, большого расстояния между рекой Хуанпу и южной магистралью канализации большого диаметра и участка кривой малого радиуса 380 м, продемонстрировав технические преимущества отечественного щита.

Первый в Китае проходческий щит с гидропригрузом, изготовленный в рамках государственного плана «863», использованный в туннеле Дапу, был настолько эффективен, что в процессе прокладки туннеля «Цзинь Юэ» прошел через старый туннель Дапу с вертикальным зазором всего 4.8 мм, пересек южную магистральную канализационную линию длиной 500 м в средней части реки с максимальным уклоном 4.8%, приземлился в Пукси и прошел через противопаводковую стену порта Рихуэй. После приземления в Пукси он пересек противопаводковую стену порта Риюй и прошел через скопление свайных фундаментов и сложных подземных трубопроводов, достигнув радиуса поворота 380 м на дне реки Хуанпу, установив рекорд по наименьшему радиусу поворота проходческого щита с гидропригрузом в Китае на тот момент.