陳 饋， 楊延棟

(盾構及掘進技術國家重點實驗室， 河南 鄭州 450001)

?

中國盾構制造新技術與發(fā)展趨勢

陳 饋， 楊延棟

(盾構及掘進技術國家重點實驗室， 河南 鄭州 450001)

中國盾構技術經過60多年的發(fā)展，已形成了一套全面的技術體系。首先， 從回顧中國盾構技術的黎明期、技術創(chuàng)新期、跨越發(fā)展期3個歷史時期入手，重點介紹在跨越發(fā)展期所涌現(xiàn)出的幾家代表性盾構設計制造企業(yè)及其業(yè)績與技術優(yōu)勢；其次，從異形盾構技術、新型驅動技術、刀盤刀具修復技術、快速出碴技術等方面闡述中國盾構技術的最新進展；最后，提出中國盾構將朝著挑戰(zhàn)極限、性能優(yōu)越化、設計數(shù)字化、制造模塊化、控制智能化和管理網(wǎng)絡化等方向發(fā)展。

盾構技術； 異形盾構； 新型驅動； 刀盤修復； 碴料運輸

0 引言

近年來，隨著我國經濟持續(xù)快速發(fā)展與城市化水平的提高，隧道及地下空間開發(fā)得到迅猛發(fā)展。國內學者在鐵路隧道、公路隧道、城市地鐵、綜合管廊、地下通道、煤礦巷道和引水隧洞等隧道及地下工程建設中開展了大量研究工作[1-5]。盾構作為機械化開挖的工程裝備，已在我國隧道及地下空間開發(fā)中得到了廣泛應用。

2004年，上海隧道成功研制土壓平衡盾構“先行號”[6]；2007年，中鐵隧道集團成功研制復合盾構“中鐵1號”[7]；2008年，上海隧道成功研制泥水平衡盾構“進越號”[8]；2013年，中國鐵建重工集團成功研制煤礦斜井雙模盾構[9]；2015年，中交天和機械設備制造有限公司成功研制超大直徑泥水平衡盾構[10]；2015年，上海隧道成功研制類矩形盾構；2016年，中鐵工程裝備集團成功研制馬蹄形盾構和超大直徑土壓平衡盾構。雖然中國盾構制造技術已取得了長足的發(fā)展，但與世界先進水平相比仍有較大差距。

中國作為世界上最大的隧道及地下工程施工市場，對盾構設備具有迫切的需求。隨著世界經濟的緩慢復蘇以及諸多發(fā)展中國家對基礎設施建設投入的增加，我國新興的盾構產品已經開始進入海外市場，對我國盾構技術水平的提高具有強大的推動作用。本文主要回顧中國盾構技術的發(fā)展歷程，對發(fā)展過程中的新技術進行總結并探討中國盾構技術的發(fā)展趨勢，為中國盾構技術的發(fā)展提供參考。

1 中國盾構技術發(fā)展歷程

中國盾構技術的發(fā)展經歷了3個歷史時期，包括黎明期(1953—2002年)、技術創(chuàng)新期(2003—2008年)和跨越發(fā)展期(2009年至今)。

1.1 中國盾構技術黎明期

1953—2002年為中國盾構技術發(fā)展的黎明期，中國盾構經歷了從無到有的過程并致力于“造中國人自己的盾構”。該時期中國設計制造的盾構見表1。約50年間，中國盾構經歷了手掘式盾構、網(wǎng)格擠壓式盾構、插刀式盾構以及土壓平衡盾構等幾個階段，另外矩形頂管技術也得到了創(chuàng)新發(fā)展。該時期盾構技術的發(fā)展主要集中在上海、北京等地鐵修建較早的城市，上海隧道在中國盾構技術黎明期發(fā)揮了強大的技術推動作用，是中國盾構技術的先驅。

表1 中國盾構技術黎明期盾構列表

1.2 中國盾構技術創(chuàng)新期

2002—2008年為中國盾構技術發(fā)展的創(chuàng)新期，國家科技部將盾構技術研究列入國家高技術研究發(fā)展計劃(“863”計劃)，致力于“造中國最好的盾構”，實現(xiàn)了中國盾構從有到優(yōu)的發(fā)展。列入國家“863”計劃的盾構相關課題見表2。

表2 2002—2008年國家“863”計劃盾構相關課題

通過“863”課題的引導和資助以及對國外先進技術的引進與吸收，中國研制了具有完全自主知識產權、性能優(yōu)良的盾構，結束了我國盾構長期依賴國外品牌的歷史，自此中國進入了具備盾構自主設計、制造和施工技術的盾構大國行列。該時期具有代表性的中國盾構及關鍵零部件見表3。

表3 中國盾構技術創(chuàng)新期代表性盾構及關鍵零部件列表

1.3 中國盾構技術跨越發(fā)展期

2009年至今為中國盾構技術發(fā)展的跨越期，中國致力于“造世界最好的盾構”，中國盾構技術發(fā)展從優(yōu)秀到卓越，并走向國際。中國盾構自主創(chuàng)新能力顯著提高，涌現(xiàn)出多家優(yōu)秀的盾構設計制造企業(yè)，包括中鐵工程裝備集團、中國鐵建重工集團、中交天和機械設備制造有限公司、上海隧道、北方重工集團、遼寧三三工業(yè)有限公司等企業(yè)，其代表性盾構產品見表4—9。

表4 中鐵工程裝備代表性盾構產品列表

表4(續(xù))

表5 鐵建重工代表性盾構產品列表

表6 北方重工代表性盾構產品列表

表7 上海隧道代表性盾構產品列表

表8 中交天和代表性盾構產品列表

表9 三三工業(yè)代表性盾構產品列表

在中國盾構技術跨越發(fā)展期，除上述6家盾構企業(yè)外，還涌現(xiàn)出其他一些代表性盾構企業(yè)，如三一重工研制了中國首臺城市地鐵敞口式盾構[11]、江蘇瑞成機械有限公司研制了中國首臺最小直徑泥濃式盾構、中船重工(青島)軌道交通裝備有限公司研制了中國首臺應用于城市地鐵施工的DSUC盾構等。

2 中國盾構技術最新進展

中國盾構經過60多年的發(fā)展，形成了一大批先進技術，如異型盾構技術、新型驅動技術、刀盤刀具快速修復技術和快速出碴技術等。

2.1 異型盾構技術

2.1.1 類矩形盾構技術

2015年11月30日，上海隧道自主研制的世界最大斷面類矩形盾構(見圖1)在寧波軌道交通3號線始發(fā)，這是中國制造并具有自主知識產權的世界首臺超大斷面類矩形盾構，標志著我國在類矩形盾構技術方面取得重大突破并處于世界領先行列[12]。

該土壓平衡類矩形盾構主要由拼裝系統(tǒng)、螺旋機出土系統(tǒng)、推進系統(tǒng)、鉸接系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)和刀盤系統(tǒng)等組成。刀盤采用11.83 m×7.27 m的類矩形全斷面切削組合刀盤，由同一平面相交的2個X圓形大刀盤和后置偏心多軸刀盤組合而成，通過采用同平面相交雙刀盤協(xié)調驅動技術、GPS實時映像檢測技術、多電機驅動技術、傳動系統(tǒng)性能預測及故障預警技術，可實現(xiàn)雙刀盤互不干涉交錯旋轉，滿足全斷面長距離掘進需求。盾構鉸接系統(tǒng)可實現(xiàn)上下糾偏角度±1.5°、左右糾偏角度±1.1°和最小轉彎半徑250 m的急轉彎。管片拼裝機采用環(huán)臂式軌跡自動控制管片拼裝機，克服了拼裝機回轉空間小、管片超出拼裝機回轉拼裝范圍、拼裝機與盾構其他部件安裝不協(xié)調等難題，可實現(xiàn)6個自由度拼裝，具有廣泛的異形斷面適應性。

盾構采用2種襯砌方案： 在常規(guī)區(qū)間采用設立柱的鋼筋混凝土管片，在特殊段可采用無立柱的鋼管片。襯砌接頭形式采用預埋鑄鐵手孔的短直螺栓連接和彎螺栓連接2種形式，密封墊采用遇水膨脹材料與三元乙丙橡膠制造而成。盾構采用防背土裝置、土壓調節(jié)裝置和出土計量系統(tǒng)。出土計量系統(tǒng)采用高精度皮帶秤和軌道智能土量檢測系統(tǒng)，檢測出土量，并與綜合管控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)盾構施工的“土量平衡控制”，從而有效控制地表沉降。

2.1.2 馬蹄形盾構技術

國內自主研制的首臺超大斷面馬蹄形土壓平衡盾構(見圖2)，也是世界首臺超大斷面馬蹄形土壓平衡盾構，于2016年7月17日在鄭州下線，并于11月11日在蒙華鐵路白城隧道工程成功始發(fā)，開啟了軟土鐵路隧道開挖的新模式。

圖2 馬蹄形盾構

該馬蹄形盾構開挖斷面尺寸為11.90 m×10.95 m，盾體采用梭式結構，雙螺旋輸送機出土。刀盤采用9個小刀盤共同組成一個馬蹄形斷面組合方式，可基本進行全斷面切削(斷面切削率92%)；刀盤控制采用“前后錯開，左右對稱”的原則，具有調試、掘進、維保3種模式可供選擇；當盾構發(fā)生滾轉時，可通過多個刀盤同向轉動使盾構獲得反方向扭矩，以達到滾轉糾偏的目的。

馬蹄形盾構攻克了全斷面多刀盤聯(lián)合分步開挖技術及適應性技術、超大斷面馬蹄形管片拼裝技術、密閉加壓可變容積液壓泵源技術、盾尾間隙實時測量技術和超大馬蹄形變曲率斷面土壓平衡技術等關鍵難點。

2.2 新型驅動技術

2.2.1 盾構永磁同步驅動技術

盾構永磁同步驅動繼承了永磁高鐵牽引電機節(jié)能、高效、可靠等優(yōu)異性能，且更適應盾構多電機協(xié)同工作模式，與同等功率三相異步電機相比，可大大減輕質量，體積更小，維護更便捷[13]。

永磁同步電機驅動與三相異步電機驅動相比(見圖3)，無需減速器，減少了傳動能量損失，可提高驅動效率5%；相同體積下，永磁同步電機驅動能力可提高100%，且相同驅動能力下，更節(jié)約安裝空間，電機體積可減小50%。

(a) 異步電機驅動

(b) 永磁同步驅動

2.2.2 盾構電液混合驅動技術

注射碘酊治療組:1周后,囊腫注射部位的粘膜表面發(fā)白,無觸痛,3周后,注射部位與周圍粘膜無差異,囊腫已完全消失,表面粘膜未見異常,半年內進行隨訪,見6例囊腫復發(fā)。

電動機驅動模式的優(yōu)點在于傳動效率高，大大降低了系統(tǒng)的冷卻功率；液壓驅動模式的優(yōu)點在于優(yōu)異的低速特性、穩(wěn)定而均衡的扭矩輸出。盾構電液混合驅動技術(見圖4)集成了2種驅動方式的優(yōu)勢，小扭矩工況下，電動機單獨驅動，發(fā)揮電動機傳動效率高的優(yōu)勢；大扭矩工況下，電動機和液壓馬達協(xié)同驅動，大扭矩需求[14]。在液壓馬達和減速器之間增加粘性離合器，變剛性聯(lián)接為柔性聯(lián)接，減少沖擊。

2.3 刀盤刀具修復技術

2.3.1 帶壓動火技術

盾構施工過程中刀盤刀具的修復方法包括常壓修復和帶壓修復。常壓修復是通過豎井或地面加固后常壓開艙修復刀盤，常壓修復對停機位置要求和限制條件高，修復成本和工期壓力大；帶壓修復是通過在停機位置刀盤前方建立高壓空間，維修人員在該空間進行帶壓動火修復刀盤。帶壓動火修復適用于受環(huán)境條件限制無法開鑿豎井或實施地面加固的位置(如江河、海底、建筑物或密集管線下方)進行修復，有利于拓寬盾構應用范圍，同時節(jié)約作業(yè)成本。

圖4 盾構電液混合驅動技術

帶壓動火技術[15]主要由高壓作業(yè)空間構建與安全保持技術、高壓環(huán)境作業(yè)人員安全及健康保障技術、高壓環(huán)境盾構刀盤刀具切割焊接技術3部分組成，見圖5。高壓作業(yè)空間構建與安全保持通過掌子面采用高黏度泥漿建立泥膜、采用氣囊進行密封保壓來實現(xiàn)；高壓環(huán)境作業(yè)人員安全及健康保障通過作業(yè)人員佩戴專用呼吸面罩、改進自動保壓進排氣系統(tǒng)來實現(xiàn)；高壓環(huán)境盾構刀盤刀具切割焊接技術通過開展0.7 MPa以下不同體積比的甲烷氣體密閉空間點火爆炸試驗和焊接試驗，確保焊接過程的安全性。

圖5 帶壓動火技術

2.3.2 常壓換刀技術

大直徑泥水盾構常壓換刀技術是在不采取地面或掌子面加固措施、開挖艙充滿泥漿的情況下，作業(yè)人員在常壓下進入特殊設計的盾構刀盤主臂空腔內進行刀具檢查、更換的技術，可在高水壓條件下常壓更換滾刀和切刀，見圖6。中鐵工程裝備集團與中鐵隧道集團聯(lián)合研制的用于蘇埃通道的超大直徑泥水盾構(國家“863”計劃)將應用該技術。

圖6 常壓換刀技術

2.3.3 機器人輔助作業(yè)技術

在高壓環(huán)境下更換刀具和修復刀盤，作業(yè)人員的安全和健康風險較大。為了降低人員作業(yè)分險，開展了機器人作業(yè)代替人工作業(yè)技術研究，如高清視頻輔助檢查作業(yè)、機械手輔助清洗刀盤作業(yè)以及機械手輔助更換刀具作業(yè)等，如圖7所示。

圖7 機器人輔助作業(yè)技術

2.4 快速出碴技術

2.4.1 大粒徑卵石高效破碎技術

針對大粒徑卵石地層，在泥水盾構排進回路上配置采石箱和大功率二次破碎機，對大粒徑卵石采用拍破結合的策略，為富水砂卵石地層盾構快速出碴提供了一種新的解決方法，如圖8所示。

圖8 大粒徑卵石高效破碎技術

Fig. 8 High-efficient crushing technology for large-diameter gravel

2.4.2 碴料垂直運輸技術

垂直運輸機具有占地面積小、輸送角度大、節(jié)省設備投資和土建費用的特點，特別適用于施工現(xiàn)場受空間和環(huán)境條件限制的場合。垂直運輸機可替代運輸速度慢、危險性高的門吊，為盾構始發(fā)井處物料和碴土的運輸提供一種新的解決方案。目前的垂直運輸機提升高度可達200 m，輸送能力可達1 000 t/h，如圖9所示。

(a)

(b)

3 中國盾構技術發(fā)展趨勢

隨著盾構技術日趨完善，通過對中國盾構技術最新進展的分析，可以預見中國盾構技術將朝著以下幾個方向發(fā)展：

1)挑戰(zhàn)極限。盾構斷面將挑戰(zhàn)更大的尺寸極限。中國幅員遼闊，大江大河縱橫，隨著經濟的飛速發(fā)展，城市交通、軌道交通、鐵路、綜合管廊跨江越海的需求急劇增多，與此同時，城市里越來越難以找出適合建設橋梁的空間。鐵路方面，隨著行車速度越來越高，為減少占地，單洞雙線大斷面隧道成為發(fā)展方向；公路方面，隨著公路等級越來越高，車流量越來越大，必然導致公路車道增多而隧道斷面越來越大。在此形勢下，跨江越海的大直徑盾構隧道工程越來越多。目前世界上最大的盾構設備為德國海瑞克生產的直徑17.6 m的泥水平衡盾構，用于香港屯門—赤蠟角海底公路隧道工程。

隧道埋深方面，要求盾構能適應越來越大的埋深。由于上軟下硬地層施工難度大，隧道線路最忌選在交界面處，應盡可能使盾構掘進斷面位于全土層或全巖層中；其次覆土厚度太淺，往往影響地面交通，因此隧道選線具有埋深越來越大的發(fā)展趨勢。

穿江越海隧道越來越多，要求盾構密封性能挑戰(zhàn)更高的水壓極限；長距離隧道越來越多，要求盾構連續(xù)掘進長度越來越長；施工工期要求越來越緊，要求盾構掘進速度越來越快。

2)性能優(yōu)越化。盾構適應性方面，要求盾構具有更高的地層適應性，在復雜地層中，盾構穿越地層既有巖石，又有軟土和砂礫層，地層變化頻繁，要求盾構設計特別是刀盤刀具必須能夠適應各種不同地層。技術先進、質量可靠的長壽命盾構是保證工期的關鍵因素之一，也是盾構工程成功的關鍵因素，因此，要求盾構有更長的使用壽命。隨著盾構施工水平的提高，勞動強度越來越低，操作人員的素質越來越高，要求盾構具有更復雜的功能、更簡單的操作和更人性化的設計；隨著隧道施工越來越注重安全和環(huán)保，則要求盾構具有更安全、更綠色環(huán)保的性能。

3)設計數(shù)字化、制造模塊化、控制智能化和管理網(wǎng)絡化。中國盾構技術的愿景是實現(xiàn)數(shù)字化設計，模塊化制造、智能化掘進、遠程化管理，即輸入地質參數(shù)和隧道結構參數(shù)，就能設計出適應工程地質和水文地質的盾構；盾構的施工則實現(xiàn)無人化智能掘進，實現(xiàn)在辦公室遠程控制盾構操作，在辦公室直接從計算機屏幕上獲取遠程施工的盾構施工圖像和參數(shù)，并發(fā)出指令進行盾構的控制和操作；技術人員只需在辦公室就能管理好分布在全世界所有的在用盾構。

4 結語

中國盾構技術起步較晚，但經過60多年的不懈努力，中國盾構已初步形成了一套較為完整的技術體系。中國盾構技術在經歷黎明期、技術創(chuàng)新期、跨越發(fā)展期的過程中，孕育了一批具有國際競爭力的盾構研發(fā)企業(yè)，同時涌現(xiàn)出了大量的先進技術。

1)中國盾構技術的黎明期，在上海、北京等率先開發(fā)地下空間的城市，開始了中國盾構的探索，先后研制了手掘式盾構、網(wǎng)格擠壓式盾構、插刀式盾構、土壓平衡盾構以及矩形頂管機等設備，為中國盾構技術的發(fā)展奠定了堅實的基礎。中國盾構技術的技術創(chuàng)新期，以國家“863”計劃為引導，先后研制了“先行號”軟土土壓平衡盾構、“中鐵1號”復合式土壓平衡盾構、“進越號”大直徑泥水平衡盾構等一系列具有完全自主知識產權的國產盾構，標志著中國盾構技術的穩(wěn)步提升。中國盾構技術的跨越發(fā)展期，伴隨著盾構技術的突飛猛進，涌現(xiàn)出了一批中國盾構領軍企業(yè)，如中鐵工程裝備集團、鐵建重工集團、北方重工集團、上隧機械、中交天和機械設備制造有限公司和遼寧三三工業(yè)有限公司等。

2)中國盾構發(fā)展過程中，形成了一大批先進技術。在異型盾構技術方面，中國自主研制了處于世界領先水平的類矩形盾構和馬蹄形盾構，分別為地鐵隧道和鐵路隧道的建設開啟了新模式；在新型驅動技術方面，開發(fā)了永磁同步驅動和電液混合驅動技術，為提高驅動效率和驅動性能提供了新的解決途徑；在刀盤刀具修復技術方面，實踐了帶壓動火、常壓換刀以及機器人輔助作業(yè)技術，為盾構技術突破高壓瓶頸提供了新方法；在快速出碴技術方面，提出了大粒徑卵石高效破碎和碴料垂直運輸技術，為提高盾構的掘進速度創(chuàng)造了條件。

3)通過中國盾構技術最近進展的分析，可以預見中國盾構技術將朝著挑戰(zhàn)極限、性能優(yōu)越化、設計數(shù)字化、制造模塊化、控制智能化和管理網(wǎng)絡化等方向發(fā)展。一方面，要求盾構在直徑、適應埋深、密封壓力、連續(xù)掘進距離、掘進速度等方面挑戰(zhàn)極限；另一方面，要求盾構具有更高的地質適應性、更長的使用壽命、更復雜的功能、更簡單的操作、更人性化的設計并且更加安全、環(huán)保。

[1] 王夢恕.中國鐵路、隧道與地下工程發(fā)展概況[J].隧道建設,2010,30(4): 351-364.(WANG Mengshu. An overview of development of railways, tunnels and underground works in China[J].Tunnel Construction, 2010, 30(4): 351-364.(in Chinese))

[2] 王夢恕.中國盾構和掘進機隧道技術現(xiàn)場存在的問題及發(fā)展思路[J].隧道建設,2014,34(3)： 179-187.(WANG Mengshu. Tunneling by TBM/shield in China: State-of-art, problems and proposals[J].Tunnel Construction, 2014, 34(3): 179-187.(in Chinese))

[3] 洪開榮.我國隧道及地下工程發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].隧道建設,2015,35(2): 95-107.(HONG Kairong. State-of-art and prospect of tunnels and underground works in China[J].Tunnel Construction, 2015,35(2): 95-107.(in Chinese))

[4] 洪開榮,陳饋,馮歡歡.中國盾構技術的創(chuàng)新與突破[J].隧道建設,2013,33(10): 801-808.(HONG Kairong, CHEN Kui, FENG Huanhuan. The innovation and breakthrough of shield technology in China[J].Tunnel Construction, 2013, 33(10): 801-808.(in Chinese))

[5] 《中國公路學報》編輯部.中國隧道工程學術研究綜述·2015[J].中國公路學報,2015,28(5): 1-65.(Editorial Department of China Journal of Highway and Transport. Review on China’s tunnel engineering research: 2015[J]. China Journal of Highway and Transport, 2015, 28(5): 1-65.(in Chinese))

[6] 高瑞華.國產地鐵盾構: “先行號”突破重圍紀實[J].中國制造業(yè)信息化,2005(11): 28-31.(GAO Ruihua. Documentary of breakthrough of Metro shield made in China named “Xianxing”[J]. Manufacturing Information Engineering of China, 2005(11): 28-31.(in Chinese))

[7] 何川,封坤,方勇.盾構法修建地鐵隧道的技術現(xiàn)狀與展望[J].西南交通大學學報,2015,50(1): 97-109.(HE Chuan, FENG Kun, FANG Yong. Review and prospects on constructing technologies of Metro tunnels using shield tunnelling method[J].Journal of Southwest Jiaotong University, 2015, 50(1): 97-109.(in Chinese))

[8] 黃曉蕾.國產盾構“進越號”通過驗收[J].華東科技,2009(12): 10.(HUANG Xiaolei. Acceptance of shield made in China named “Jinyue”[J]. East China Science and Technology, 2009(12): 10.(in Chinese))

[9] 何川.盾構/TBM施工煤礦長距離斜井的技術挑戰(zhàn)與展望[J].隧道建設,2014,34(4): 287-297.(HE Chuan. Challenges and prospective of construction of long-distance inclined shafts of coal mines by shield/TBM[J].Tunnel Construction, 2014, 34(4): 287-297.(in Chinese))

[10] 周駿,張?zhí)炫e.14.93 m泥水氣壓平衡復合式盾構機超長距離掘進刀盤技術[C]//張儉,劉傳雷.水下隧道建設與管理技術論文集.北京: 《中國公路》雜志社,2013: 379-386.(ZHOU Jun, ZHANG Tianju. Long-distance boring cutterhead technology ofφ14.93 m slurry-air pressure balance composite shield machine[C]// ZHANG Jian, LIU Chuanlei. Proceedings of Underwater Tunnel Construction and Management Technology. Beijing: “China Highway” Magazine, 2013: 379-386.(in Chinese))

[11] 姜國平.敞口式盾構關鍵技術與應用[J].隧道建設,2015,35(6): 601-609.(JIANG Guoping. Key technologies for and application of open shield [J].Tunnel Construction, 2015, 35(6): 601-609.(in Chinese))

[12] 龍建兵,楊志豪,沈張勇.類矩形盾構工法在寧波軌道軌道交通工程中的應用探討[J].地下工程與隧道,2016(3): 1-6.(LONG Jianbin, YANG Zhihao, SHEN Zhangyong. Application of quasi-rectangular shield construction method in Ningbo rail transit line[J].Underground Engineering and Tunnels, 2016(3): 1-6.(in Chinese))

[13] 龔文忠,年曉紅.基于永磁同步電機的全斷面隧道掘進機刀盤驅動系統(tǒng)的研究[J].科技與創(chuàng)新,2016(12): 14-15.(GONG Wenzhong, NIAN Xiaohong. Research on drive system of cutterhead for tunnel boring machine based on permanent magnet synchronous motor [J].Science and Technology & Innovation, 2016(12): 14-15.(in Chinese))

[14] 廖湘平.基于粘性耦合的TBM刀盤驅動系統(tǒng)脫困技術研究[D].杭州: 浙江大學,2016.(LIAO Xiangping. Study of the jam breakout technology of tunnel boring machine cutterhead driving system based on hydro-viscous coupling mechanism[D].Hangzhou: Zhejiang University, 2016.(in Chinese))

[15] 李建華,何偉,王百泉.開挖艙高壓環(huán)境下盾構刀盤動火修復技術[J].隧道建設,2015,35(9): 891-896.(LI Jianhua, HE Wei, WANG Baiquan. Technologies for repairing shield cutterhead by means of welding under pressure[J].Tunnel Construction, 2015, 35(9): 891-896.(in Chinese))

Innovation and Development Trends of ShieldManufacturing Technology in China

CHEN Kui, YANG Yandong

(StateKeyLaboratoryofShieldMachineandBoringTechnology,Zhengzhou450001,Henan,China)

A comprehensive technology system of shield has been formed in China after development of 60 years. The development stages of shield technology in China, early stage, innovation stage and rapid development stage, are reviewed. Many shield design and manufacturing companies and their advantages and achievements during rapid development stage of shield technology in China are introduced emphatically. The new innovations of shield technology in China are presented in terms of non-circular shield technology, new type of driving technology, cutterhead and cutter repairing technology and rapid mucking technology. Finally, the development directions, i.e. breaking through, performance improvement, digitized design, modular manufacturing, intellectualized control and networked management, are proposed.

shield technology; non-circular shield; new driving; cutterhead repairing; mucking

2017-01-05;

2017-02-24

國家重點基礎研究發(fā)展計劃(“973”計劃)項目(2014CB046906)； 中國鐵路總公司科技研究開發(fā)計劃(2016G004-A)

陳饋(1963—)，男，湖南新化人，1985年畢業(yè)于長沙鐵道學院，工程機械專業(yè)，天津大學在讀博士，碩士生導師，教授級高級工程師，國家一級建造師，享受國務院政府特殊津貼，現(xiàn)從事盾構技術研究工作。E-mail： 13721674346@163.com。

10.3973/j.issn.1672-741X.2017.03.003

U 455.3

A

1672-741X(2017)03-0276-09