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极寒气候条件下超长输水隧洞施工TBM设备成套关键技术

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成果主要完成人

王金凤、汤福勇、刘 宏、简晓辉、师要刚、刘有为、罗 锋、王玉玲、徐 珂、康利思

项目概况

一、项目简介及研究背景 新疆额河引水工程位于新疆维吾尔自治区北部阿勒泰,从额尔齐斯河引水到哈密。冬季较长达5.5个月以上;单机掘进距离长,21.7km均采用1台7.83m敞开式TBM施工。浅埋复杂地质,埋深在4-127mm,围岩破碎段占总里程12.5%。 二、创新性:共获得15项专利,省部级工法5项,参编国标1项。主要设备技术创新如下: ( 一)基于极寒气候条件下TBM施工需求,设计了TBM工业广场、自动取水、供排水、皮带出渣及混凝土拌和等配套设施保温系统,解决了TBM冬季施工难题,实现了TBM冬季掘进平均月进尺410m。 (二)提出了TBM安全高效掘进技术,建立TBM掘进参数与围岩匹配模型,通过应用超前地质预报、不良地质综合处理、TBM破岩刀具适用性技术、动态调整刀具及TBM掘进参数,实现TBM安全高效掘进。 (三)创新发明TBM皮带滚筒尼龙板,有效填充空间叠加在端盖处并加长轴承卸油通道,避免石渣粉尘堆积加速轴承破坏从而延长滚筒寿命和保障主机皮带机系统的运行可靠。 (四)研发了TBM后配套台车和机车高低轨枕转换技术,实现周转使用避免轨枕满铺进洞;针对机车坡段安全运行,研制了球铰座与连接轴的球面接触设计。研发机车脱轨快速复位等长距离物料运输机车安全运行配套专用装置均获得国家专利,提升了运输效率、降低了运行安全风险。 三、先进性:经中国电力建设集团有限公司组织专家鉴定,关键技术达到国际领先水平。 四、成果推广性:设备创新成套技术均可供类似寒冷地区和浅埋等复杂地质TBM项目推广应用。 五、经济效益:在冬季施工、刀具成本、轨枕等方面节约成本3149.6万。完成零卡机、零事故、零伤害的三零目标,安全效益突出。 六、推动行业进步:项目研究成果对后续推动我国边远寒冷地区的基础设施建设地下空间资源开发和利用等具有重大意义。