【《盾构机的发展分析文献综述》3100字】

盾构机的发展研究文献综述目录TOC\o"1-2"\h\u172盾构机的发展研究文献综述 1971.1盾构机概述 1125011.2目前盾构机的发展趋势 247161.3国产盾构机的技术现状 31.1盾构机概述盾构机是一种将光、机、电、液、传感、信息技术集成为一体的一种机械，它可以在隧道中实现开挖、输送土碴、拼装衬砌、测量导向纠偏等多种功能，这个过程中涉及的学科技术非常之多，包括的学科技术有地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等。截止到目前，盾构机在铁路施工、地铁施工、公路施工、市政施工、水电安装、隧道施工等方面得到了广泛应用。盾构机的问世在英国，而后在日本、德国两地迅速发展，至今已经快有接近180年的历史了。经过30多年的实践，在土压平衡式盾构机、泥水式盾构机等关键技术的基础上，对盾构施工进行了有效的密封，保证了开挖面的稳定，控制了地表隆起和坍塌，并保证了刀具的使用寿命，并实现刀具的更换在密闭环境下实现，并对某些地质问题进行了探讨和研究，取得了较好的进展。在日本，随着日本经济的迅速发展，以及工程建设的需求，盾构机特别是土压平衡盾构机和泥水平衡盾构机的发展非常迅速。德国的盾构技术也有自己的独到之处，特别是在地下施工时，确保了密封性，并能在压力达到0.3MPa时，将刀盘上的刀具换掉，这样可以增加一次掘进的时间即掘进距离增大。目前盾构机使用得最多的为泥水平衡盾构机和土压平衡盾构机两大类。泥水平衡盾构机是利用压缩空气在挖掘仓内产生的气垫对渣土内的泥浆进行压力，以达到稳定工作面的目的，用刀盘切割工作面，将渣土送入挖掘仓内搅拌，再由前闸门穿过破碎机和网珊，再由泥浆管和泥浆泵送至地表污水处理装置，将泥浆与挖掘出来的渣石分离后，再把泥浆输送回泥水舱，进行往复循环达到开挖的目的。利用压缩空气的加压作用，使其与外界的压力达到均衡，从而维持了工作面的稳定性。当盾构进向前掘进的时候，从旋转式刀具上切下的碎石土壤等经过搅拌杆混合后，形成高密度的泥浆，再输送给地表之上的泥水分离系统，分离出碴土和泥水，泥水被送回渣土仓。土压平衡式盾构是利用挖掘仓内的泥土作为稳定工作面的媒介，利用刀具的旋转式切削，使得渣土仓中的渣土增多，然后用螺旋运输机将渣土仓中的渣土运输出来，利用盾构机的掘进速度和螺旋式运输机的转动速度以及利用渣土仓的土压来对抗外界的压力来保持工作面的稳定性。近年来，随着国家工程建设需要，盾构机行业发展面临良好的政策环境。在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》、《中央企业科技创新成果推荐目录(2020年版)》和《工程机械行业“十四五”发展规划》等国家政策中可以看出，目前的重点是发展大直径/超大直径掘进机技术，解决盾构机等掘进机零部件供应链假设问题，建造智能化产业基地，建立模型仿真的数子孪生平台等。从目前看来盾构机技术正在迅速的发展中，正在逐步掌握自主设计制造盾构机的能力。1.2目前盾构机的发展趋势目前，世界盾构技术正在向着超大型断面、异形断面、超长深度、超长距离、快速施工、高自动化的方向发展。目前国内外盾构技术发展的主要趋势主要包括以下几方面：超大深度盾构、超长断面盾构、超长距离掘进盾构、高度自动化盾构、快速掘进盾构、异形断面盾构等。我国盾构施工技术主要有四大发展趋势：(1)土压平衡式盾构系列：土压平衡式盾构是一种应用广泛的软土盾构，可以在不同的软土地质上进行施工，甚至可以在含有砾石、卵石和硬岩的地质下进行施工。根据中国的实际情况，根据不同的工程地质、水文情况，进行土压平衡盾构的设计、制作，既能满足技术、经济发展的一般规律，又能满足环境保护的需要。(2)复合盾构施工法的全面推广：复合盾构施工法是利用不同的施工方式和不同的刀具种类及分布方式来满足不同的地质条件。复合盾构施工技术的应用前景在广州，成都，重庆，深圳，北京等多个城市中都有很好的体现。(3)超大型泥水盾构的发展和应用：由于世界上盾构技术的超大型截面，造就了超大型泥水盾构发展的必然趋势，并且超大型泥水盾构在我国沿江、沿海、沿河地区和众多城市中的发展有着非常重要的意义。所以，必须抓紧和加速超大型泥水盾构技术的研发，并掌握其设计、制造和施工工艺，这就可以大大增强国内盾构的市场竞争力。（4）多功能的双模式盾构的开发及应用：开发出多功能、适应性强的并且支持双模式的盾构机，可有效地解决工程中的各类问题。土压平衡盾构与土压平衡复合刀盘相互配和，就可以适合于岩石及软土地层，能使工作面保持稳定，并能在TBM和土压平衡两种工作方式下工作。双模式泥水盾构包括了泥水平衡盾构模式和TBM模式，其中泥水平衡盾构模式适用于高水压裂缝地层，TBM模式适用于没有水、少量水的地层。在不同的地层情况下，可以灵活切换泥水、TBM两种盾构施工方式，以保证施工的安全、快捷。1.3国产盾构机的技术现状在盾构机的研发上，我国经过多年的引进、消化和创新，已经积累了大量的经验，设计出了具有我国自主产权的盾构机包括：挤压式盾构机、气压式盾构机和泥水平衡式盾构机；重点引进、消化和研究土压平衡式盾构机和泥水加压平衡式盾构机。目前，我国的中铁装备，中国铁建，北方重工等大型企业对大型工程机械的研制和自主设计已经在进行，并取得了一定的创新和突破。如汕头港湾隧道工程采用15.03米直径的国内最大泥水平衡式盾构机，是中铁设备自主研制的并且已经获得多项关键技术的专利，集超高承压系统综合设计、伸缩摆动主驱动、双气路压力调节等技术于一体，具有较高的智能化水平，填补了国内超大型泥水平衡式盾构机机械的空白，突破了国外品牌对超大型盾构机的垄断。但与国外盾构机械制造技术相比，国内盾构机械制造技术还存在着很大的差距，主要表现在刀盘、刀具、传动、轴承密封、盾尾密封、液压系统和自动控制等技术细节上。本文主要从生产工艺、总体设计和系统集成技术、地质适应性设计三个方面进行论述。(1)关键零件的制造工艺：盾构机上的三大核心部件包括大轴承、减速器、大排量液压泵，目前仍以进口为主，国内厂商设计制造的达不到施工要求；土体压力检测器和各种传感器是控制盾构姿态调整、控制地面沉陷的重要设备，国内厂商设计制造的达不到施工要求，仍以进口为主；在刀盘设计、刀具设计等方面，国内对刀具磨损的认识不足，在刀盘、刀具的适应性设计方面还没有充分的积累，在刀具寿命和可靠性方面也缺乏相应的经验。(2)总体设计和系统集成技术：目前我国盾构机的开发多采用合资、并购等方式，多数采用国外的盾构设备为主，许多关键系统的集成都是在国外公司的帮助下进行的，整体的设计和集成技术尚未研究出来。如我国的矩形、三环、马蹄形、特种异形等盾构设备尚处在初级阶段，技术与经验有待积累，一些国产盾构设备出现了性能不稳定等问题。(3)地质适应性设计：在多年的生产实践中，国外盾构机械制造企业进行了大量的仿真实验，并建立了一套符合自己国家地质的盾构机械设计理论。而我国国土面积大，地质情况复杂，不同区域的地质情况差异较大，因此需要进行大量的资料收集。但由于盾构机技术起步晚，实际应用的机会很少，经验资料也不多，在施工中常常出现刀具磨损严重、河床砂砾太大无法切除等问题。因此，适应于我国实际、地质情况的适应性设计理论仍有待进一步的发展与改进。(4)系统模拟与模型测试：目前国内大部分企业对盾构机的开发仍是依靠国外技术，缺少系统模拟