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以实现盾构推拼同步，提高功效、降低成本为目标，上海隧道工程有限公司投入研发资金840万，成立重大专项课题——“同步推拼盾构机关键技术研究及应用（编号：2020-SK-01）”，对盾构推拼同步关键技术开展攻关研究，并以正在建设的上海市域铁路机场联络线某标段为背景工程研制样机，实现关键技术的工程示范应用。  所谓推拼同步就是在盾构向前掘进的时段内完成前一环管片拼装，实现盾构的连续掘进，从而避免掘进与拼装交替循环的局面。推拼同步是智能化盾构的重要技术支撑，对盾构推拼同步技术的研究将显著提升中国盾构装备制造与隧道施工的技术水平。未来可进一步结合管片快速接头、盾构智能巡航技术等技术体系，实现真正意义上的盾构隧道智能化建造。全球盾构供应商和施工企业均有在该技术领域开展相关研发与工程实践。相比较而言，国内起步较晚，到目前尚未有相关的工程案例。  同步推拼原理图 在吸收与借鉴当今已有技术和成果的基础上，攻关小组考虑到当前盾构管片拼装普遍采用封顶块纵向插入方式，为满足封顶块纵向插入油缸需要多掘进一段距离作为封顶块拼装的冗余量，加上管片拼装过程中的油缸行程，可为下一环管片拼装提前获得拼装空间，实现在掘进过程中同步拼装。此外，还要解决盾构掘进过程中部分千斤顶回缩后如何保证总推力和盾构机姿态不变的问题。相较其它方案，该方案只需对常规盾构设计做较小改进即可实现。  从理论上讲，如果一环管片拼装所用的时间小于或等于一环掘进的时间，那么管片拼装可完全在盾构掘进过程中同步完成，这样整个拼装用时就可节省下来。以上海市域铁路机场联络线工程某标段为例，盾构直径14.07m，管片环宽2.0m，1环管片分9块，整环管片拼装时间正常为50~90min，盾构掘进速度按30mm/min，1环管片的掘进时间为67min，可以做到掘进与拼装时间相当，这样功效较常规提高一倍。但工程实际中由于管片拼装受工人熟练程度、一环管片的分块数、管片间的连接方式以及设备故障等诸多因素影响，情况远比理想状态复杂得多。同步推拼技术首先要从管片拼装方面挖潜，通过改进管片连接方式、提高作业人员的熟练程度等尽量缩短管片拼装用时，做到管片拼装不占施工主线。在此基础上，结合具体情况动态调整掘进速度以使作业效率达到最优。  本课题重点针对以下关键技术开展攻关研究： （1）推拼同步模式下盾构推进系统力矩矢量控制算法及组态控制 通过推进油缸压力控制实现推进系统压力从常规推进模式下的被动响应转化为推拼同步模式下的主动控制。  顶力重分配示意图 （2）推拼同步模式下矢量推进的程序化控制模块研发 通过嵌入多种推拼同步模式下千斤顶矢量推进分组算法，可自动向推进系统全油缸推送压力指令，实现推进系统力的精确控制及可视化。 （3）推拼同步模式下拼装机平移机构运动控制 在同步推拼状态下实现对拼装机平移机构进行高精度闭环位移控制，确保管片抓取与拼装作业的顺利进行。  拼装机平移机构运动模式示意  整个研发工作分为4个阶段，主要包括： 1）关键技术调研、总结及总体方案制定； 2）关键技术验证性试验及总体设计； 3）盾构机及配套系统的加工制造及系统联调联试； 4）工程示范应用及优化调整 整个研发工作进展顺利，目前正在进行第三阶段样机加工与制造，符合研发课题的进度计划，也满足工程的进度要求。  同步推拼试验平台  样机总装  |
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