特大断面矩形隧道掘进机关键系统设计与应用——结合嘉兴市长水路下穿南湖大道项目

摘要

为解决3车道矩形隧道机械化施工难题,对15 m级特大断面矩形掘进机关键系统展开研究。针对特大矩形断面开挖难题,构建组合刀盘分布设计数学模型及其低扰动控制策略,研制出特大断面矩形掘进机低扰动开挖系统;基于驱动转矩数据回归分析,提出引入重叠率的组合刀盘驱动转矩计算方法;为解决盾体超重带来的施工顶进栽头问题,采用基于敏感度的有限元设计方法,实现特大断面盾体轻量化设计;针对大跨度断面土舱压力控制难题,开发出多螺旋输送机协同控制系统及适用于大跨度的主机姿态控制策略,解决特大断面矩形顶管施工姿态及沉降控制等施工难题。同时,针对应用过程中的出渣及管节对中等问题,提出相应的整改方案,最终实现特大断面矩形掘进机的研制及成功应用。