盾构与掘进期刊

李建斌作为国内盾构及掘进技术领域技术的专家，为盾构国产化技术的突破起到关键性的作用，先后在《隧道建设》、《建筑机械化》等国内外专业期刊上发表了《盾构掘进机刀盘研制实例 》、《厦门翔安海底隧道防排水技术 》等10余篇学术论文。在组织科研攻关的同时，还经常深入分布在全国各地的盾构、TBM施工一线工地，现场解决施工技术难题，为项目的顺利推进和工程早日建成作出了突出的贡献。李建斌先后主持国家863计划项目“盾构掘进机刀盘－刀具与液压驱动系统关键技术研究及其应用”、“大直径泥水直径消化吸收与设计 ”“复合盾构样机的研制”，并获得10多项国家发明专利和实用新型专利。2005年8月，李建斌担任我国第一条海底隧道—厦门翔安海底隧道工程 （总投资约亿元）项目经理，该隧道为世界上断面最大的海底隧道，它的建成通车使厦门出入岛形成了从海上到海底的全天候立体交通格局，更开创了我国自行修建海底隧道的历史。2008年，国内首台拥有自主知识产权的复合式土压平衡盾构在河南新乡成功下线 ，并成功应用在天津地铁，标志着我国盾构机研发及其制造国产化取得了实质性突破，填补了我国在复合盾构制造领域的重大空白，打破了“洋盾构”一统天下的局面。2009年，在河南省各级政府和中国中铁的大力支持下，李建斌带领中铁装备在郑州组建了国内最大的盾构研发制造基地，正式拉开了我国盾构产业化的序幕 。2013年11月26日，作为主要负责人，李建斌牵头组织了集团对德国维尔特硬岩掘进机及竖井钻机知识产权的收购 。此次成功收购，使装备集团将成为世界上能独立生产硬岩掘进机（TBM）、并具有自主知识产权的三大企业之一 。

盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线 边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。 盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构（局部气压、全局气压），机械式盾构（开胸式切削盾构，气压式盾构，泥水加压盾构，土压平衡盾构，混合型盾构，异型盾构）。 泥水式盾构机是通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)来稳定开挖面，其刀盘后面有一个密封隔板，与开挖面之间形成泥水室，里面充满了泥浆，开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离厂，经分离后泥浆重复使用。土压平衡式盾构机是把土料(必要时添加泡沫等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节。 根据盾构机不同的分类，盾构开挖方法可分为：敞开式、机械切削式、网格式和挤压式等。为了减少盾构施工对地层的扰动，可先借助千斤顶驱动盾构使其切口贯入土层，然后在切口内进行土体开挖与运输。 敞开式 手掘式及半机械式盾构均为半敞开式开挖，这种方法适于地地质条件较好，开挖面在掘进中能维持稳定或在有辅助措施是能维持稳定的情况，其开挖一般是从顶部开始逐层向下挖掘。若土层较差，还可借用千斤顶加撑板对开挖面进行临时支撑。采用敞开式开挖，处理孤立障碍物、纠偏、超挖均为其它方式容易。为尽量减少对地层的扰动，要适当控制超挖量与暴露时间。 指与盾构直径相仿的全断面旋转切削刀盘开挖方式。根据地质条件的好坏，大刀盘可分为刀架间无封板及有封板两种。刀架间无封板适用于土质较好的条件大刀盘开挖方式，在弯道施工或纠偏是不如敞开式开挖便于超挖。此外，清除障碍物也不如敞开式开挖。使用大刀盘的盾构，机械构造复杂，消耗动力较大。目前国内外较先进的泥水加压盾构、土压平衡盾构，均采用这种开挖方式。 网格式 采用网格式开挖，开挖面由网格梁与格板分成许多格子。开挖面的支撑作用是由土的粘聚力和网格厚度范围内的阻力而产生的。当盾构推进是，土体就从格子里挤出来。根据土的性质，调节网格的开孔面积。采用网格式开挖时，在所有千斤顶缩回后，会产生较大的盾构后退现象，导致地表沉降，因此，在施工务必采取有效措施，防止盾构后退。 挤压式 全挤压式和局部挤压式开挖，由于不出土或只部分出土，对地层有较大的扰动，在施工轴线时，应尽量避开地面建筑物。局部挤压时施工时，要精心控制出土量，以减少和控制地表变形。全挤压式施工时，盾构把四周一定范围内的土体挤密实。 盾构机的工作原理 1．盾构机的掘进 液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过竖井运至地面。 2．掘进中控制排土量与排土速度 当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就能保持稳定，开挖面对应的地面部分也不致坍坍或隆起，这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就能顺利进行。 3.管片拼装 盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。 盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用 盾构机的最大直径为，总长65m，其中盾体长，后配套设备长，总重量约406t，总配置功率1577kW，最大掘进扭矩5300kN?m，最大推进力为36400kN，最陕掘进速度可达8cm／min。盾构机主要由9大部分组成，他们分别是盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。