《复杂环境地下管线非开挖工程关键技术研发集成与应用》

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该项目属于高新技术对非开挖工程行业的改造,数字化升级及其应用。属于信息技术领域。

非开挖施工技术是指在不开挖地表,采用水平定向钻机及各种钻掘技术手段,探测、检查、钻进、敷设、修复和更换各类地下管道的先进施工方法。其对城市交通影响较小、减少环境和噪声污染,具有施工速度快、周期短、工程质量优等显著优点。采用非开挖施工技术是管道建设行业的技术革命。

复杂地层下的地下管线非开挖施工技术是综合应用岩土力学,机械电子、自动控制、工程物探、三维测量等技术系统工程。项目组建立产学研用一体化团队,经过技术创新,形成了具有自主知识产权的复杂环境非开挖工程关键技术和集成应用体系。

用高新技术完成对非开挖工程行业的数字化改造。按照物探-钻进-工程完工验收的技术流程研发与集成关键技术,进行非开挖全流程的数字化与信息化改造,集成与应用。

从钻进施工的核心钻机功耗与效率入手,研究负载敏感自适应理论与技术,对柴油机转速进行闭环控制,根据工况不同,使柴油机与液压泵的功率匹配达到最佳;将智能控制系统、自动化泄压泄流技术等引入水平定向钻机设计制造、钻进运行全过程。实现节能、环保安全地非开挖钻进;研制的DDW系列水平钻机具有集成先进行,替代进口、并出口国外。

将非开挖工程的前期物探与完工验收统一协调起来,研究开发基于地理信息系统GIS的“复杂环境地质地层三维建模与三维可视化软件系统”,“城市地下管线建模与设备管理软件”,建立精细的地层模型与管线模型,为钻进轨迹设计、泥浆配方选择与用量优化提供基础依据;在原有管线轨迹探测、竣工管线轨迹测量,保存与管理地下管线信息建档方面,设计研制了基于IMU惯性导航理论与技术的三维轨迹测量系统。

以上关键技术的研发与集成应用,在以下方面有所创新:

⑴德威土行孙非开挖钻机DDW系列,自动化控制改造升级;基于负载敏感自适应理论与技术、智能控制系统、自动化泄压泄流技术,获得授权发明专利钻进单元操作站,使得国产水平钻机达到国外进口钻机的水平,替代进口,并出口国外。

⑵岩土方面:基于DTW(Dynamic Time Wrap)、测井界面技术的覆盖岩土勘测与精细三维建模,管线建模,为钻进轨迹设计、泥浆配方选择与用量优化打下坚实基础。

⑶工程物探方面:基于IMU的管线轨迹测量仪器系统开发。

该项目研发了非开挖工程的关键技术,建立集成应用体系,申请发明专利3件(已授权1件),发表核心相关论文,获实用新型专利、软件著作权等知识产权27件。项目成果应用于全国许多重大非开挖工程项目中,获得多项非开挖工程金奖,经济、社会效益高,特别是环保效益明显。经科技查新表明“整体达到了国内外新颖性”,成果系统性、创新性强、处于国内领先水平,大力提升了非开挖工程的科技水平,整体上提高了非开挖行业的施工、技术服务水平。

成果说明

该项目的研究成果有DDW系列钻机、管线轨迹测量系统,地层三维建模与可视化系统、非开挖施工设计软件、置诚城市地下管线建模与设备管理软件等主要模块。 DDW系列非开挖水平钻机的自动化改造,项目在已有非开挖钻机基础上进行革命性的创新研发,动力控制系统选用先进环保的欧三柴油发动机代替国二发动机,采用高压共轨技术与 ECM电控系统形成对柴油机实现闭环控制,并且对发动机关键性能参数、钻头前端等实时监控。 DDW系列除了保持原有小、中型钻机的先进水平外,现在大型产品推拉力将高达600t,扭矩135600Nm,切实满足

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