【正文】 菱技術已生產了6臺盾構機，目前該廠正在生產一臺Φ6260盾構。 項目產品方案雖然廣船國際多年來在盾構機方面的研發(fā)制造經驗，以及水電二局在盾構機選型、論證、使用維修、盾構施工技術創(chuàng)新等方面的豐富經驗，但是由于外資及合資企業(yè)在國內盾構市場占據主導地位，本項目盾構業(yè)務的增長可能會受到一定的壓制。目前本項目的盾構制造業(yè)務不具備明顯的優(yōu)勢，未來將可能穩(wěn)定增長至項目生產能力。因此，本項目產品方案將在項目股東單位水電二局初步產品方案設想設想的基礎上作些調整。水電二局擬將近期采購的4臺Φ8780盾構機以市場價格由本合作項目承擔生產。考慮本項目初次運行，作保守估計，擬在合作第一年（2010年）生產4臺Φ8780盾構機。以國內部分盾構廠家盾構生產情況為參照，根據廣東省地鐵修建規(guī)劃、國內盾構需求情況、廣東省盾構需求情況以及項目生產能力情況、項目競爭戰(zhàn)略等影響因素，綜合考慮，本項目2011年至2018年計劃生產盾構機的方案見表44所示。表44 盾構機生產目標計劃表年 份第一期　第二期2010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年2017年產量(臺) 4791113151515產品型號Φ8780盾構機　Φ6260盾構機5技術方案 盾構的基本知識 盾構機的定義盾構機，全名叫盾構隧道掘進機（Tunnel Boring Machine），是一種隧道掘進的專用工程機械，它是一個橫斷面外形與隧道橫斷面外形相同，尺寸稍大，利用回旋刀具開挖，內藏排土機具，自身設有保護外殼用于暗挖隧道的機械。 盾構機的分類 盾構的分類按其結構特點和開挖方式分，主要可分為四大類。手掘式盾構：敞開式，正面支撐式，棚式；擠壓式盾構：全擠壓，局部擠壓，網格；半機械式盾構：正、反鏟，螺旋切削，軟巖掘進機；機械式盾構：開胸大刀盤切削，閉胸式（局部氣壓，泥水加壓，土壓平衡）。 盾構機的構造 盾構機的構造主要由護盾、挖掘機構、推進機構、排土機構、襯砌機構及輔助機構等部分組成。護盾一般由切口環(huán)、支撐環(huán)和盾尾三部分組成；挖掘機構主要由刀頭或刀盤及其支承裝置組成；推進機構主要由液壓設備如油泵、油馬達、油壓千斤頂等組成；襯砌機構主要是管片自動拼裝機械手；輔助機構包括壁后灌漿裝置、導向測量及控制裝置等。 盾構的原理1．盾構機的掘進液壓馬達驅動刀盤旋轉，同時開啟盾構機推進油缸，將盾構機向前推進，隨著推進油缸的向前推進，刀盤持續(xù)旋轉，被切削下來的碴土充滿泥土倉，此時開動螺旋輸送機將切削下來的渣土排送到皮帶輸送機上，后由皮帶輸送機運輸至渣土車的土箱中，再通過豎井運至地面。2．掘進中控制排土量與排土速度當泥土倉和螺旋輸送機中的碴土積累到一定數量時，開挖面被切下的渣土經刀槽進入泥土倉的阻力增大，當泥土倉的土壓與開挖面的土壓力和地下水的水壓力相平衡時，開挖面就能保持穩(wěn)定，開挖面對應的地面部分也不致坍或隆起，這時只要保持從螺旋輸送機和泥土倉中輸送出去的渣土量與切削下來的流人泥土倉中的渣土量相平衡時，開挖工作就能順利進行。3．管片拼裝盾構機掘進一環(huán)的距離后，拼裝機操作手操作拼裝機拼裝單層襯砌管片，使隧道—次成型。 盾構的技術特點1．對城市的正常功能及周圍環(huán)境的影響很小。除盾構豎井處需要一定的施工場地以外，隧道沿線不需要施工場地，無需進行拆遷而對城市的商業(yè)、交通、住居影響很小?？梢栽谏畈看┰降厣辖ㄖ?、河流；在地下穿過各種埋設物和已有隧道而不對其產生不良影響。施工一般不需要采取地下水降水等措施，也無噪聲、振動等施工污染。2．盾構機是根據施工隧道的特點和地基情況進行設計、制造或改造的。盾構機必須根據施工隧道的斷面大小、埋深條件、地基圍巖的基本條件進行設計、制造或改造，所以是適合于某一區(qū)間的專用設備。當將盾構機轉用于其它區(qū)段或其它隧道時，必須考慮斷面大小、開挖面穩(wěn)定機理、圍巖粒徑大小等基本條件是否相同，有差異時要進行改造。3．對施工精度的要求高。區(qū)別于一般的土木工程，盾構施工對精度的要求非常之高。管片的制作精度幾乎近似于機械制造的程度。由于斷面不能隨意調整，對隧道軸線的偏離、管片拼裝精度也有很高的要求。4．盾構施工是不可后退的。盾構施工一旦開始，盾構機就無法后退。由于管片外徑小于盾構外徑，如要后退必須拆除已拼裝的管片，這是非常危險的。另外盾構后退也會引起的開挖面失穩(wěn)、盾尾止水帶損壞等一系列的問題。所以，盾構施工的前期工作是非常重要的，一旦遇到障礙物或刀頭磨損等問題只能通過實施輔助施工措施后，打開隔板上設置的出入孔進入壓力艙進行處理。 盾構的適用范圍1．大直徑盾構的適用范圍直徑10m左右的大型盾構多用于修建水底公路隧道和鐵路隧道。大型盾構還可以用于建造暗埋地鐵車站。在蘇聯莫斯科用9～10m直徑的盾構建成三條平行的車站隧道，在中間隧道與兩側隧道間修建通道形成三拱塔柱式車站，也可用盾構修建三拱立柱式車站。在日本，用盾構建成的兩條平行車站隧道，在兩隧道之間修建通道，便形成眼鏡形地下車站。2．中直徑盾構的運用范圍直往為6m左右的中型盾構，適用于修建地下鐵道的區(qū)間隧道。3．小直徑盾構的適用范圍3m直徑左右的小型盾構，較多地用于引水、排水、電纜、通訊及其它市政公用設施綜合管道的建設。 盾構技術發(fā)展分析 日本盾構技術的發(fā)展1917年， 日本引進盾構施工技術，日本國鐵羽越線折渡隧道的一曾采用盾構施工，但由于地質條：差而被迫中途停工。從20世紀60年代起，盾構法在日本得到迅速發(fā)展，除了大量在東京、大阪、名古屋等城市的地下鐵道建設中外，更多地是用在下水道等市政公用設施管道建設中。l963年，土壓平衡盾構首先由日本公司開發(fā)出， 以后相繼研制出了雙圓泥水式盾構。東京灣海底公路隧道用的是I時世界最大直徑的泥水式盾構。l992年，又研制成世界上第l臺三圓泥水式盾構，并成功地運用于大阪地鐵車站工程施工。l997年6月， 8 m 的超大型斷面泥水盾構機掘進。 目前，日本的盾構施工技術在世界上處于領先地位。具有代表性的生產廠家為：三菱重工、川崎重工、小松制作所、日立造船、石川島播磨重工。其中三菱重工制造的盾構機包括土壓平衡、泥水平衡、雙圓、三圓、MMST等各種類型，其數量和種類可謂世界第一，技術居國際之首。 歐洲盾構技術的發(fā)展歐洲是盾構技術的發(fā)源地，自1823年由布魯諾爾首創(chuàng)于英國倫敦的泰晤土河的水底隧道工程以來，已有180余年的歷史。但因為地層條件相對較好，雖然沒有日本的盾構技術那樣花樣翻新， 但近年在盾構技術方面也有許多令世人矚目的舉措。英、法兩國集英、法、日、德等國的先進盾構施工技術于一體，聯合建造了世界上最長的第1條英吉利海峽隧道。 km， km，最大深度為100 m，管片承受的最大水壓力為1 MPa。1999年，英、法兩國又提出了建造第2條英吉利海峽隧道( 15 m土壓式)，在2008年建成。荷蘭格累恩哈特隧道使用的是目前世界上直徑最大的泥水盾構，系法國邁通公司設計制造， 足見法國在此領域技術之先進。德國在盾構機械制造方面是很突出的，我國進口的盾構機很多是德國海瑞克公司生產的。德國盾構機與日本盾構機相比造價相對高些，但是耐久性、重復使用性要好些。 m 的盾構掘進機施工的，它是當時所制造的直徑最大的泥水加壓平衡盾構。此盾構被命名為“Trude”，它的一項主要技術革新是在常壓下能夠更換刀具。 中國盾構技術的發(fā)展我國盾構的開發(fā)與應用始于1953年，東北阜新煤礦用手掘式盾構修建了直徑2．6m 的疏水巷道。1962年2月，上海城建局隧道工程公司結合上海軟土地層對盾構進行了系統(tǒng)的試驗研究，研制了1臺直徑4．16m的手掘式普通敞胸盾構，隧道掘進長度68m，試驗獲得了成功，并采集了大量的盾構施工法隧道數據資料。2001年，國家科技部將盾構國產化列入國家“863”計劃。在科技部的引導下，中國第一臺具有自主知識產權和國際先進水平的地鐵盾構掘進機“先行號”，于2004年9月28日在上海隧道工程股份有限公司機械廠總裝、調試成功。（西延伸段）古北路站至中山公園站中得到施工應用，這標志著中國地鐵建設的關鍵設備突破了洋產品的包圍圈，在中國地鐵工程施工裝備上打上了“中國制造”的標牌。2004年7月28日，上海隧道工程股份有限公司、中鐵隧道集團有限公司、上?？萍纪顿Y公司、浙江大學、同濟大學、華中科技大學等共投資2000萬元，在上海組建了股份制的盾構設計試驗研究中心。研制出了我國第一臺擁有自主知識產權的先進的大型多功能盾構試驗平臺，模擬盾構的直徑為1．8m，是世界最大的實物模擬盾構試驗平臺，具有土壓平衡和泥水平衡互換及刀盤開口率可調功能。2005年12月，中鐵隧道集團研制出了適用于北京地鐵砂礫復雜地層的土壓平衡盾構刀盤，并成功應用于北京地鐵4號線19標頤和園～圓明園區(qū)間。盡管在中國盾構機已經實現了自主研制生產，但是從生產批量和高端技術上仍然無法滿足國內隧道工程建設的需要和施工要求，尤其對大直徑盾構機的制造能力尚不具備，于是在政府倡導地鐵建設技術裝備國產化的政策鼓舞下，中國頗具重機制造實力的幾家企業(yè)展開了同世界著名盾構機生產商合作生產計劃。 盾構技術在我國地下空間的利用當代城市建筑、公用設施和各種交通日益繁雜，市區(qū)明挖隧道施工，對城市生活的干擾問題日趨嚴重，特別在市區(qū)中心遇到隧道埋深較大，地質復雜的情況，若用明挖法建造隧道則很難實現。在這種條件下采用盾構法對城市地下鐵道、上下水道、電力通訊、市政公用設施等各種隧道建設具有明顯優(yōu)點。此外，在建造穿越水域、沼澤地和山地的公路和鐵路隧道或水工隧道中，盾構法也往往因它在特定條件下的經濟合理性及技術方面的優(yōu)勢在我國得到了采用。如廣州地鐵1號( 6．14 m)、2號線( 6．28 m)，深圳地鐵1號線( 6．14 m)均采用復合盾構；南水北調工程中線用泥水式盾構建造了穿越黃河河底的引水隧道( 8．8m)；南京地鐵1號線( 6．34 m)采用土壓平衡盾構；天津地鐵1號線( 6．34 m)采用土壓平衡盾構；北京地鐵5號線以及4號線大部分區(qū)間隧道用土壓平衡盾構。21世紀是地下空間的世紀，隨著國民經濟的快速發(fā)展，我國城市化進程不斷加快，今后相當長的時期內，國內的城市地鐵隧道、水工隧道、越江隧道、鐵路隧道、公路隧道、市政管道等隧道工程將需要大量的隧道掘進機。 盾構技術發(fā)展趨勢隨著高新技術的發(fā)展和應用，盾構控制技術的科技含量越來越高， 自動化程度不斷提高，測量定位也越來越準確，遙控控制技術、激光制導技術以及陀螺儀定位系統(tǒng)己普遍應用于盾構技術中。盾構施工法施工過程中施工區(qū)域地表沉降控制技術日臻成熟，隧道施工的質量也越來越好，應用盾構進行隧道施工可安全地在地下穿越高大建筑物。隨著地下空間的開發(fā)利用和城市市政綜合管線的建設，盾構的斷面尺寸具有向超大、微小兩個方向發(fā)展的趨勢。直徑18m的盾構正在研制，而小到200ram 的微型盾構已在工程中得到應用。近10年來，日本先后開發(fā)了雙圓盾構、多圓盾構和球體盾構，使盾構隧道的截面形式日趨多樣化。由于圓形隧道具有結構受力好的優(yōu)點，故95％ 以上的盾構隧道均采用圓形截面，但圓形截面存在空間利用率低的缺點，因此開發(fā)應用隧道截面更為合理的異形盾構隧道掘進技術成為一種新的發(fā)展趨勢。盾構技術的發(fā)展趨勢主要反應在以下3個方面：1．施工斷面的多元化，從常規(guī)的單圓形向雙圓形、三圓形、方形、矩形及復合斷面發(fā)展；2．施工新技術，包括進出洞技術、地中對接技術、長距離施工、急曲線施工、擴徑盾構施工法、球體盾構施工法等；3．隧道襯砌新技術，包括壓注混凝土襯砌、管片自動化組裝、管片接頭等技術。 項目生產技術 技術方案盾構機主要由以下系統(tǒng)構成：盾構主體、盾尾密封系統(tǒng)、刀盤和刀盤驅動系統(tǒng)、推進系統(tǒng)、管片拼裝機；螺旋機及皮帶輸送系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、后配套臺車、管片吊裝系統(tǒng)、同步注漿系統(tǒng)、集中潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、泡沫、膨潤土和其他添加劑注入系統(tǒng)、人行閘和壓縮空氣站、電氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、數據采集管理系統(tǒng)、測量及導向系統(tǒng)等等。本項目的盾構機盾體部分采用三菱重工技術，并由項目技術人員負責盾構工藝設計，符合項目擁有的生產設施能力、生產習慣和要求。主要設計項目如下：1．制造、安裝策劃2．制造、安裝工藝方案3．報驗項目表4．刀盤、盾體等制作部件的下料圖冊及材料采購清單5．焊接工藝規(guī)程6．涂裝工藝 維護及改進技術1．刀盤重新設計制造目的：增強刀盤的強度、剛度和耐磨性，提高抵抗變形能力；增加泡沫注入孔數量，增設水注入口，以改善渣土的流動性。設計要求：刀盤采用16Mn鋼制造，輻條加厚，總重量約增加約6噸；泡沫注入孔數量由原來的3個增加到5個，增設兩個水注入口。取消仿行刀。相應的，中心回轉接頭也要求重新設計制造，使之與新刀盤匹配。2．改進注漿系統(tǒng)（1）增加注漿泵送機構一套目的：一是作為備用。注漿系統(tǒng)由于工作條件比較惡劣，操作水平要求較高，與盾構機各系統(tǒng)比較，故障率明顯偏高。為避免由于同步注漿故障導致掘進停止情況出現，有必要增加泵送機構一套；二是作為壁后注漿用。為了避免噴涌、漏水和管片錯臺，往往采取壁后注漿的辦法。若注漿泵只有一套，壁后注漿作業(yè)時，同步注漿將無法進行，掘進將會停止。增設一套泵送機構，可使掘進和壁后注漿同步，從而提高掘進效率。設置位置：設在一號臺車左側、B液泵旁邊。（2）改進A液罐攪拌軸的設置形式現攪拌軸為臥式，端面密封橡膠采用壓力油脂張開形式達到密封目的。但工作不可靠，漿液外泄現象無法解決，周圍設施受污染嚴重。為了解決這一問題，擬將軸由水平式改為豎立式，兩電機兩軸，底部不設支點。3．改進泡沫系統(tǒng)目的：增加泡沫的注入點和注入量。設置辦法：在刀盤增設泡沫孔2個，使注入孔數量由3個達到5個。為使各孔能單獨發(fā)揮效能，各孔管路獨立設置，其中有一孔注入成分可實現泡沫——水轉換。為保證泡沫注入壓力，在2號臺車右邊注脂泵旁增設泡沫泵一臺，規(guī)格與現有相同（。流量25L/min）。4．拼裝機的改進。目的：增加拼裝機的旋轉扭距，提高管片拼裝的安全可靠性，提高拼裝效率；增大拼裝機前后滑動幅度，便于更換盾尾刷，保證盾尾的密封性。在琶~侖工地，管片拼裝時，偶有出現拼裝機旋轉驅動力不足現象發(fā)生，致使管片拼裝耗