掘进机未来技术_李建斌著_9787114162466

　　《掘进机未来技术》聚焦未来隧道掘进新装备、新技术和新工法，内容包括：第三代掘进机技术现状，第三代掘进机技术扩展与组合，第四代掘进机智能掘进技术，掘进与隧道信息技术，第四代半、第五代掘进机的研究，掘进机新工法，以及盾构大数据与云盾构等。
　　《掘进机未来技术》可供掘进机设计人员，隧道与地下工程设计、施工人员，以及相关科研人员参考。

　　掘进机，19世纪诞生于英国，发展于德国、美国和日本，掘进机从最原始的手掘式到机械式再到今天的第四代已过去一百多年。第一代掘进机是指1825年法国工程师布鲁诺尔设计的开放型手掘盾构机。第二代掘进机是指1876年英国人约翰·获克英森·布伦敦和姬奥基·布伦敦发明的机械式和气压式盾构机，主要特点是采用了压缩空气，用机械开挖代替了人工开挖，隧道掘进机从此迈入了机械时代。第三代掘进机以闭胸式盾构机为代表，主要包括土压平衡式盾构机和泥水平衡式盾构机，以新型衬砌为主要技术特点。第四代掘进机以智能化、无人值守、网络信息处理为主要特色。我们今天所看到的大部分都是第三代掘进机（包括盾构和TBMo），有电机驱动、液压驱动和混合驱动三种形式，第四代智能掘进机正在研究之中。第四代半和第五代掘进机也列入了研究议程，设立了工作目标。第四代半掘进机是指以刀具为主要破岩掘进方式，以激光、水射流、声波等一种或多种学科技术进行辅助破岩的合成掘进设备。第五代掘进机是指以激光、水射流、声波、射线、核能源、化学物质等一种或多种物质为主进行掘进破岩，或辅以机械设备联合开挖的掘进装备。可以预测在未来的几十年，掘进机行业将出现第三代、第四代、第五代掘进机在市场并存的情况，各显神通，各有所用。
　　中国的掘进机，已有几十年的发展历史，但由于过去工业基础落后，未能形成产业。直到2002年，国家组织了专门的研究队伍，开始了长达六年的技术攻关，终于在2008年完成了第一台标准的地铁盾构机，标志着中国能够自主设计、制造盾构机了。
　　经过最近十几年的发展，中国设计制造了包括土压平衡盾构机、泥水平衡盾构机、TBM、异形盾构机和竖井TBM等各种不同形状、不同尺寸、不同用途的掘进机，这些掘进机已经遍布全国并出口海外，其中的马蹄形盾构机和超大断面矩形盾构机更是世界首创。
　　中国掘进机的迅猛发展，对地铁、水利、铁路、公路等工程建设起到了巨大的推动作用。
　　从哲学角度看：盾构的主要作用是矛，以矛穿石；次要作用是盾，以盾护人。矛盾同体，互不矛盾，前矛后盾，实实在在是一个矛盾机。
　　从科学的角度看：掘进机是集机、电、液、通信、信号为一体的复杂工程机械，实现工厂化施工，达到人、机、岩合一。
　　从社会学角度看：掘进机代表先进生产力。掘进机越多，从事高级劳动的人就越多，缩小了岗位差距。工作环境的改变，提升了劳动者的尊严，更加有利于社会的稳定。
　　从经济学角度看：掘进机属于资源优化配置的典型，实现了“机器换人”，不仅带来了制造业的技术创新，也促进了建筑业的革新，缩短了工程总工期，实现了工程经济价值最大化。
　　总结既往，掘进机确实完成了非常多的施工任务。然而，面向未来，很多隧道工程和地下空间工程还没有使用掘进机：比如软岩大变形隧道、破碎带隧道、地铁车站、地下停车场等，许多工程还没有适应的设备，现有的掘进机无法满足特殊地质的适应性要求。
　　中铁工程装备集团的工程师们致力于研究更多掘进机与地质适应性的问题，在异形盾构机、竖井TBM、地下空间开发技术等方面已经处于世界领先水平，同时对不良地质的施工工法及装备进行深入研究，比如：
　　在第三代掘进机基础上进行人工智能控制研究，希望早日出现第四代掘进机。
　　已经着手开始研究第四代半、第五代掘进机。
　　针对各种不良地质研究了多种工法与装备，扩展与创新了双支护TBM、双撑靴TBM、螺旋TBM、双刀盘TBM、双结构TBM，软马盾构机、半马盾构机、抢险盾构机，海上TBM，地下空间开发新技术等，这里面既有“从O到1”的发明创造，也有“从1到N”的技术创新。
　　这些新产品的出现将大大解决现有工程难题，实现隧道更好、更快、更安全施工。当然，许多新技术都需要在实践中不断得到完善和改进，我们还要继续研究更多的新型掘进机，引领市场需求。
　　本书着重介绍了中铁装备集团的最新研究成果，主要是对未来隧道和地下空间工程的施工提出前沿技术或工法，新工法的发明会促进新设备的出现，新设备的出现会促进隧道施工技术的进步，我们希望能够为人类美好生活梦想的实现作出贡献。

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