袁大军：地下空间开发的产品需求分析

【第一工程机械网 独家网络直播】2016年3月31日，“2016工程机械产品发展(北京)论坛暨中国工程机械年度产品TOP50颁奖典礼”在北京隆重举行。来自中国工程机械工业协会及下属分支机构、国家工程机械质量监督检验中心、相关行业协会以及工程机械制造企业、施工企业、科研机构、高校、新闻媒体的200余位嘉宾参加了这次年度盛会。

北京交通大学土建学院隧道中心副主任袁大军，在“2016工程机械产品发展(北京)论坛”上做了题目为《地下空间开发的产品需求分析》的主题演讲，以下为发言实录：

非常荣幸受到大会邀请跟各位领导和专家交流关于地下空间与中国发展技术的这个题目。

对于盾构技术在西气冬储，公路隧道，水工隧道，国家连接通道等工程中均发挥着非常重要作用。就未来地下空间发展来讲，有高铁、有地铁，就往地下延伸，地下80米、90米、100米都在发展。上周刚刚评完的北京地铁19号线的初步设计，已经到了地下40米左右。风险也是越来越大，各种穿越，各种不良地质条件，这些东西都是越来越多。就未来地下空间示意图来看，这些各种空间的连接都是需要新的盾构技术出现。我国目前盾构技术取得了一定发展，但是有些前沿技术我们还是没有。

地下空间开发案例

未来地下空间建设

盾构机的应用现状

现在面临的问题和今后中国发展需要什么样子的地下空间发展，需要什么样子的盾构呢？第一个就是广州深圳就是这种上软下硬，硬的地层和软地层交织在一起，这个和我们盾构提出了非常大的挑战。深圳，不可以说经常，时不长发生这种坍塌的事故。为什么？因为在弄的时候，这个图被弄了下来。对应这种就是非常重要的；第二，砂卵石地层；第三，切庄技术，盾构在地下走，保不齐有什么障碍在前面。我们应该有一些功能才可以顺利地前进。遇到一个什么东西，遇到一个装置就是动不了，这个也是不可以的。另外，对于刀具磨损监测技术我国现在也时迫切需要解决的问题。

盾构的应用——前沿技术

海峡隧道，这个隧道水压现在是2个兆帕，在国际上也是没有的。也是有很多的困难，第一个水压高，这个不说了。水压高要求盾构机承担这样大水压，现在盾构设备，现在的盾构机可以承担水压顶多到头，最好的东西承担150米的水头，大约就是1.5兆帕。本来是一个密封设备。所以，没有新的技术，就是很难建。国家现在非常的急迫，一些技术问题还没有解决，这个是琼州海峡隧道初步方案，长度是27.6公里。

盾构机面临的问题和挑战

盾构机面临的问题和挑战

盾构机面临的问题和挑战

琼州海峡初步设定方案，直径也是达到17米以上，现在世界还没有一台。下面我们稍微讲讲，面对这些问题我们未来的盾构技术是什么样子的？我个人认为大约有这样9条。我结合这个图，我后来准备了一些图来解释这个。

第一，高水压盾构机整体防水技术，我们未来要做的，大陆和中国台湾地区连接的，更远一点的中国和韩国之间连接的隧道都是会遇到这些问题。因为今天时间太有限了，太细节一讲需要更长的时间。轴承密封都是需要。

第二，我们盾构现在缺什么？缺两只明亮的眼睛，我们现在不知道前面有什么，如果我们可以知道我们前面有一个障碍物，有一个水囊，有一个危险物，对我们提前预报给我，那个对安全是一个极好的保障。这个技术到今天很多厂家在研究，还没有一个好的解决方案。需要我们做很多的工作才有可能完成，

第三，前面说过的，高水压自动换刀技术，现在德国北海公司是到水下去换，极限是50米，我们中国人好多专业的潜水员到水下50米，水下作业，水下切割这些做不了。这些也是极大阻碍了盾构技术，展示自己的能力。水下自动换刀技术对于我们来说也是一个瓶颈。

当然，低水压也是有一些成功案例。

9号线，19号线地铁都是遇到了很大的问题。本来预计3年完工，最后用了8年时间，差在哪里？就是差在刀具，就差这样一点点，遇到了许多的困难，今天就是不展开说了。我们在复杂地层里面，我们也是在做一些研究，现在没有很好的结果。

盾构机自动换刀技术

还有就是什么呢？复杂环境下的障碍物处理技术。右面下面这两个图是在苏州地铁做的盾构直接切装的试验，也是做了一些探索和研究。看一下左边这个图，混凝土切钢机。理论上还是有一些突破性研究，现在直接切桥装可以完成的。现在桥也是安全的。虽然刀具有一些损伤，切一些更复杂的障碍物的时候可以吗？现在还不知道。

往下走，刚刚说了，就是常规刀具检测技术，这个刀具到底什么状态？磨损怎么样？后面还可以用吗？是不是要换？这些都是需要很多现在的技术来做的。到今天国际上还没有一个太好的东西可以动态地监测刀具磨损的情况，这个是我们急需的。大直径的，高水压下的，就是动态的控制技术。我们现在动态的控制技术，但是，没有考虑和水下和水的，和周边围岩相互作用的这一套东西，只可以是一个钢铁运动的一个东西。真正施工起来就是不管用的，这个东西是需要的。

刀具磨损问题

对话嘉宾：对于地下空间开发前景，还有盾构技术在国内的发展情况。盾构的前沿技术，以及盾构技术未来和发展。我们国家这个盾构机我统计了一下，在2000年的时候，大概是20台左右，2007年底大概300台左右，去年年底很多的数字是说达到了1200多台，现在以每年200台速度往上增长。我们国家地下空间开发势不可当，前景非常广阔，这个盾构机发展，盾构机技术也是。跟国际上相比还是有差距，也是我们工程机械协会里面的一大亮点。地下空间开发是重视，盾构技术大家都是很重视，未来我们还要发展的更好，我想请教一下，请杨教授说一下。我们国家盾构机的制造从目前来讲应该着重，应该重视哪几点？我就提出这个问题。

袁大军：我是搞的土木专业的，做一些交叉学科的工作。刚刚讲了，从土建的角度，我们想需要什么？就是这样一个概念，就是跟各位机械领域的专家来说的。另外，我刚刚说的一些新的技术，我个人觉得在我们国家首先应用起来，我们长沙，郑州，三大基地现在工作都是很忙，盾构机可以生产。弄19号线的时候有一个感触，我们对应市场，我们对应客户困难一些新的东西出不来。比如说刀具前面的预测的技术，包括防水技术。今后我们国家不说别国都是会遇到。刚刚说了9个东西，没有先后。从应用者角度来说都是希望尽快地什么呢？马上应用给地方。没有它，我们两搞工作比较的相近，都是一些修修补补的办法。要功能都有的设备，我们国家的盾构技术会渐渐走到世界领先。市场有吗？巨大市场，马上要用。刚刚说了前沿的技术，日本有，德国有，我们要买别人的，又是巨款。所以，刚刚说了9点多少需要的。都是我们国家赶快做的东西。不一定说对。我比较的期盼。

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