Ключевые технологии и приемы использования щитовых проходческих комплексов при сооружении туннелей

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.

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.