异形全断面隧道掘进机关键技术研究及应用

基于国家交通现状以及现代化城市地下综合管廊建设的巨大需求，中铁工程装备集团有限公司不断加大异形全断面隧道掘进机关键技术的研究。异形全断面隧道掘进机是相对于圆形开挖截面而言，具有空间利用率高、开挖覆土浅、施工成本低、针对性强等优点，并成功应用于既有民居、商场等建筑群体地下联通作业项目，革新了传统的马路拉链等破坏式开挖，实现了安全快速环保施工，为城市主干道下穿、地铁站过街隧道、地下停车场、综合管廊、城市地铁双线隧道等市政、交通建设起到引领示范作用。

项目针对超大异形全断面开挖、异形多曲率管片拼装等难题进行了深入研究，在超大异形全断面开挖技术、紧凑型刀盘驱动设计与多驱动联合控制技术、异形断面多曲率管片拼装机可靠性技术等十大方面实现突破，研发出新型多刀盘多驱动联合开挖技术、双螺旋耦动互馈与顶推载荷顺应性的土压自适应平衡技术，构建了管片拼装位姿的多体动力学模型，首创了7自由度管片拼装机构，成功研制出世界首创超大（10m级）异形全断面隧道掘进机（见下图），填补了国内开挖异形断面规格大于70m2的空白。目前该成果已在郑州中州大道、新加坡汤申线、蒙华铁路白城隧道等十余工程得到成功应用，经济社会效益显著，多项关键技术达到国际领先水平。

该成果获国家授权发明专利6项、授权实用新型专利6项、软件著作权2项，发表核心期刊学术论文4篇；获2015年度中国施工企业管理协会科技创新成果一等奖、2016年度“中国好设计”金奖。

项目带来了显著的经济社会效益，已形成异形全断面隧道掘进机生产线2条，年产能10台套，并实现销售7台异形全断面隧道掘进机、新增收入2.17亿元，新增利税0.54亿元。此外，异形全断面隧道掘进机成功出口至新加坡，实现中国“智”造走出国门，进入国际高端市场，且被国际极具影响力的新加坡《海峡时报》、《联合早报》、英国《THE NEW CIVIL ENGINEER》等报刊进行了整版头条的报道，极大增强了中国装备的国际知名度和影响力。

获奖等级：二等奖

完成单位：中铁工程装备集团有限公司、浙江大学、郑州轻工业学院、盾构及掘进技术国家重点实验室