盾构机系列液压缸在隧道挖掘中的应用

　　1 盾构机系列液压缸研究与开发的背景和意义

　　盾构机是隧道挖掘施工中必备的设备，目前主要依赖进口，为解决这个问题，加快转变经济发展方式、推动经济转型升级，我们立足本职工作，积极承担、参与产业共性技术、关键技术的攻关。

　　21世纪是地下空间的世纪，随着国民经济的快速发展，我国城市化进程不断加快，今后相当长的时期内，国内的城市地铁隧道、水工隧道、越江隧道、铁路隧道、公路隧道、市政管道等隧道工程将需要大量的盾构机 。盾构机是实现掘进、岩渣装运、洞壁支护等一次开挖成洞的最为关键的施工设备，是目前世界上最先进的隧道施工机械。盾构机是一种高智能化，集机、电、液、光、计算机技术为一体的隧道施工重大技术装备。盾构机的设计制造在一定程度上反映了一个国家的综合科学技术和工业水平，体现了计算机、新材料、自动化、信息传输和多媒体等技术的综合和密集水平。在发达国家，使用盾构机施工已占隧道总量的90％ 以上。由于盾构机的制造工艺复杂，技术附加值高，目前国际上只有德国、美国、日本、法国、加拿大等少数几个国家的企业具有能力生产，且造价高昂。盾构机在国内尚处于起步阶段，主要依赖进口，在国内的隧道建设中，德国和日本在中国的盾构机市场占有率高达95％以上，处于绝对垄断地位。若不及早改变这一现状，就会在相当长的一段时间内，在地下工程建设中面临高额施工成本和技术上受制于外企的尴尬境地。

　　国务院国发[2006]8号《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》文件将“满足铁路、水利工程，城市轨道建设项目的需要，加快大断面岩石掘进机等大型施工机械的研制，尽快掌握关键设备制造技术”列入l6项重大技术装备之一。文件中所指的大断面岩石掘进机其实就是指盾构机。我国将盾构机作为重大技术装备和产品的重点突破项目，并将其产业化，既可打破外企在国内市场一统天下的局面，又能促进和带动相关的机电、液压、材料、传感器等产业的发展，增强装备制造业综合实力，扩大自主装备市场占有率，提高我国重大装备在国际市场上的竞争力。

　　盾构机系列液压缸是盾构机液压系统的主要部件，是盾构机的重要组成部分。盾构机依靠多支双偏心液压缸驱动，其工作压力、流量、刀盘的转速转角、扭矩及功率等参数用相应的传感器及工业控制计算机实时监控；装有传感器的液压缸实现了监测数据的实时采集与分析。盾构机系列液压缸按盾构机刀盘直径大小由近十种规格几十支液压缸组成，液压缸缸简直径40—300 mm，行程40—1900 mm。各种液压缸分别用于机组掘进过程中刀盘和机组整体的纵向移动、隧道管片形状保持、混凝土衬砌夹紧等。其中，刀盘液压缸数量超过系列液压缸数量的50％ ，缸径最大、行程最长、工作压力最高、各项技术性能要求最严格，是系列液压缸的主要品种。