实验室要闻 - 盾构及掘进技术国家重点实验室

2020 07 - 16

5月16日，目前中国内陆最大直径盾构越海隧道——汕头海湾隧道东线贯通。盾构及掘进技术国家重点实验室积极开展科研创新，利用多项科研技术，为工程提供技术支持和服务，克服诸多难题，保障隧道顺利贯通。实验室于2017年11月在汕头海湾隧道工程指挥部建立了汕头海湾隧道现场实验室，利用自主研制的TBM掘进模态综合实验平台、滚刀岩机作用综合实验台、泥浆性质及泥膜形成综合实验平台等，先后开展了海水环境下泥浆配比实验、淤泥地层泥膜形成及保压实验、高强度花岗岩盾构掘进模拟实验和同步注浆浆液性能实验等多项实验研究，在超大直径泥水盾构施工地层稳定性分析及控制、基岩突起段地层超大直径泥水盾构掘进技术和管片位移及控制技术研究方面取得突破，并利用盾构TBM工程大数据中心为工程提供信息化协同管理、远程诊断、故障排除和风险预警功能，为隧道施工提供技术保障。汕头海湾隧道由中铁隧道局集团承建，是国内首座地处8度地震烈度区的盾构隧道，是目前中国内陆最大直径盾构越海隧道，因其地质复杂、施工难度极大，称之为“世界级超级工程”。实验室依托该工程，先后主持承担了河南省科技攻关项目《基于破岩比能理论的最优掘进参数选取实验研究》、中国中铁股份有限公司科技创新计划《土-岩-孤石混合地层超大直径盾构装备及施工关键技术研究》等科研项目，取得多项成果，已发表论文20余篇，获得国家专利授权15项。（文/陈桥）

2020 07 - 16

国家重点实验室积极推进盾构TBM大数据推广应用

自全国疫情防控的形势有所好转后，盾构及掘进技术国家重点实验室便积极响应政府复工复产要求, 努力恢复正常科研工作。自4月初，盾构TBM工程大数据课题组就派出多名科研人员赶赴全国多个工程施工现场，全力推进盾构TBM接入大数据平台工作，为项目提供盾构智能化应用服务，短短20多天就已完成福州地铁5号线、深圳地铁14号线、郑州地铁7号线等多个项目共计15台盾构采集器安装、数据解析、后台配置及上线工作。据悉，该平台是国内规模最大的盾构TBM大数据平台。其“规模大”体现在：1.接入盾构TBM设备数量最多，平台接入了来自中铁二局、中铁三局、中铁四局、中铁五局、中铁六局、中铁七局、中铁十局、广州供电局、中铁隧道局、中铁广州局、中铁上海局、中铁南方投资、华水集团等30余家单位的多达220余台盾构TBM，接入设备遍及全国，并有10余台分布在以色列、新加坡、马来西亚等国家。2.收集数据种类最为全面、数据量最大，平台收集了包括地掘进参数、导向参数、管片姿态、地面沉降、地质地图、历史数据等1000余类工程信息，自2017年平台投入运行以来，已收集各类工程信息总量达到200TB，为大数据统计分析和未来智能掘进打下坚实基础。3.功能最强大，平台具备强大的智能监控、综合分析、协同管理和智慧应用功能，不但可实现通过手机APP查询盾构TBM实时运转信息和历史数据，还能够根据实际情况向相关企业单位提供风险预警、设备台账、综合分析、决策辅助和技术咨询等服务。随着数据量的不断积累，平台将通过提高大数据的分析和处理能力，深度挖掘海量数据背后的潜在巨大价值，将各类地质和装备信息与施工实际相关联，辅助指导工程施工和设备制造，让盾构TBM在大数据的指导下高效、安全地掘进。目前，盾构TBM工程大数据平台已获得了30余项国家知识产权，并先后荣获工信部2017年百家大数据优秀案例和中施协2017年互联网发展最佳案例、工信部首家盾构...

2020 07 - 06

国家重点实验室完成TBM掘进模态综合实验平台升级再造

近日，盾构及掘进技术国家重点实验室对其主要实验试验平台——TBM掘进模态综合实验平台进行了升级再造，使其配备了新制的多功能刀盘以及更精准的测量监测系统、电气控制系统和更可靠的密封润滑系统。TBM掘进模态综合实验平台是实验室开展盾构TBM多刀具破岩研究的关键实验装备，它相当于一台盾构TBM最核心的破岩部件——刀盘、刀具和轴承结构。在运行时，平台刀盘旋转切割前方岩箱内的土体或岩体，同时向管理系统反馈实时数据，从而模拟盾构TBM刀盘破岩破土的情况。此外，平台还可以根据实验需求，通过改变岩石种类、刀具材料、刀刃距离、切削速度等变量，对破岩效率和刀具使用寿命进行分析，从而为不同的工程提供最合适的施工刀具布置选择。此次，实验室主要针对平台的刀盘、刀座、密封和数据测量系统进行了升级再造，大幅提升了平台的功能。在刀盘刀具方面，平台采用了直径2.5米的新制刀盘，可安装17寸、18寸和19寸的单刃和双刃滚刀，最大总刀高差120毫米，可实现多种刀具布置方式和分层破岩功能；在量测监控方面，平台在原有多滚刀整体测力的基础上，实现了对单把滚刀的荷载和转速的测量，数据更加精确；在电气控制方面，刀盘推进速度以及刀盘转速实现了闭环自动控制和开环手动控制，功能更加丰富。此外，平台还对密封系统进行了升级，实现了系统自动润滑，增强了密封效果，同时增加了喷淋除尘装置，更加稳定环保健康。自2019年1月起，实验室研发人员就开始进行资料收集调研、结构研发、系统开发、集成设计工作，并于近日基本完成了平台的升级再造。接下来，研发人员将开展全断面岩石多滚刀破岩实验和不同刀刃间距多滚刀破岩实验，对平台改造效果进行验证，探寻盾构TBM刀盘载荷分布规律，为盾构TBM刀盘刀具优化设计提供理论依据和实验支撑。据悉，该平台为多所高校、科研院所以及设计、制造和施工单位提供过实验试验服务，其中包括以色列红线地铁盾构切桩实验、宁波地铁横向联络...

2020 07 - 06

盾构及掘进技术国家重点实验室民主管理暨2020年度工作会议胜利召开

3月19-20日，盾构及掘进技术国家重点实验室民主管理暨2020年度工作会议在郑州胜利召开。大会传达了中铁隧道局四届五次职代会暨2020年度工作会议精神，全面总结了盾构及掘进技术国家重点实验室2019年度工作，深刻分析了当前面临的新形势，安排部署了2020年重要任务。国家重点实验室民主管理暨2020年工作会议现场盾构及掘进技术国家重点实验室领导班子成员及全体职员肩负光荣使命和责任，齐聚一堂，共商创新大计，共谋发展良策。党工委书记、纪工委书记陈馈作了题为《强化主动担当聚焦科技创新为推进高质量完成2020年任务目标提供坚强政治保障》的讲话；会议明确2020年国家重点实验室党建及纪检工作总体思路是：高举习近平新时代中国特色社会主义思想伟大旗帜，全面深入贯彻落实党的十九届四中全会精神，全面贯彻落实集团公司第五次党代会精神和四届五次职代会暨2020年工作会议精神，坚持全面从严治党不放松，坚持聚焦科技创新不偏离，以“主动抢抓新机遇和作为担当谋发展”为工作重点，以争创集团公司党建考核优秀为目标，以全力建设“四好班子”为抓手，全面加强党的政治建设、思想建设、基层组织建设、干部队伍建设、品牌形象建设、党风廉政建设和幸福实验室建设，坚持围绕团队建设抓党建、围绕作风建设抓党建、围绕品牌形象抓党建、围绕行业引领抓党建，为推进高质量完成2020年任务目标提供坚强政治保障。执行主任孙振川作了《主动抢抓新机遇作为担当谋发展为高质量完成2020年任务目标而努力奋斗》的行政工作报告；会议确定2020年国家重点实验室行政工作总体思路是：坚持一个目标，即以持续增强行业创新引领能力为目标；紧扣两个抓手，即以省部级以上纵向课题申报立项和盾构TBM智能化研发为抓手；统筹五个推进，即推进重大课题申报立项、平台建设升级改造和应用、知识产权申报和获取、实验试验工...

2020 02 - 28

喜讯 | 国家重点实验室三项成果获省科技进步奖

近日，盾构及掘进技术国家重点实验室在疫情防控时间再添喜讯，实验室承担的《盾构TBM大数据云平台研制与应用》《土岩互层掘进机刀盘刀具高效破岩与防损伤优化技术》《高磨蚀地层盾构TBM刀具磨损预测关键技术及应用》三项科研成果荣获河南省科技进步二等奖。这三项成果均由实验室牵头，联合有关优势高校与施工企业共同完成。《盾构TBM大数据云平台研制与应用》实现了施工参数预警和报警，同时提供参数化建议，降低了工程及设备风险，提高了智能化管理与施工水平；《土岩互层掘进机刀盘刀具高效破岩与防损伤优化技术》解决了软硬不均地层、含孤石地层等工况下出现的刀盘偏载、振动损伤、刀具异常磨损、掘进效率低等工程难题；《高磨蚀地层盾构TBM刀具磨损预测关键技术及应用》结合高磨蚀、高强度地层盾构TBM掘进困难、刀具消耗严重的工程难题，研制了滚刀磨损实验平台，建立了盾构TBM刀具刀刃磨损预测评估体系。三项科研成果均已成功推广应用到汕头苏埃通道、高黎贡山隧道、海外以色列项目等重大工程，为重大盾构工程提供了技术支持，经济、社会和环境效益显著。

2020 02 - 28

喜讯 | 实验室获中铁隧道局2019年度工艺创新成果三等奖

2月11日，从集团公司据悉，经过项目申报、初步审核、会议评审及公示等多个环节的筛选，盾构及掘进技术国家重点实验室完成的科研项目《缩尺滚刀复合磨损实验台工艺创新成果》从参评的54个项目中脱颖而出，荣获中铁隧道局2019年度工艺创新成果三等奖。缩尺滚刀复合磨蚀实验平台该项目由盾构及掘进技术国家重点实验室自主完成，针对滚刀磨损预测难题，研制了缩尺滚刀复合磨损实验台。该平台可以进行滚刀破岩的磨损实验，通过检测破岩磨蚀和岩屑磨蚀，建立TBM刀具磨损预测模型，可有效预测高磨蚀性地质条件下TBM滚刀刀圈、轴承的磨蚀速度和使用寿命，为工程提供了刀具设计、工期成本、掘进参数预测等技术支撑，具有显著的社会和经济效益。中铁装备集团有限公司、核工业北京地质研究院、陕西禾润超硬工具有限公司、武汉大学、浙江大学、河南大学、西南交通大学、郑州大学等单位先后使用该实验平台进行了小尺寸滚刀磨损实验。中铁隧道局集团有限公司、中铁隧道股份有限公司、山东瑞钻工程装备有限公司、洛阳九久机械制造有限公司等单位应用该实验平台进行了工程验证和新刀具的开发。同时，实验室依托该平台申请发明专利2项，发表论文5篇。近年来，国家重点实验室营造创新环境，鼓励科研探索，不断发掘团队创新潜能，持续发挥科研平台价值，创造了一批具有实用性、新颖性、先进性和推广应用价值的优秀工艺创新成果，在提高施工效率、产品质量、安全生产、降低成本、节能减排等方面为企业产生了可观的经济效益。