1、立项背景
《中国制造2025》重点领域包括先进轨道交通装备,要善用轨道交通作为公共交通和大宗运输载体的巨大发展空间。目前,中国高铁运营里程,位居世界第一。随着轨道线路的延伸,“建地铁就是建城市”的发展理念深入人心。“十三五”期间,很多城市将推行“轨道+ ”模式,积极探索轨道交通与城市发展的共赢之道。到2020年,中国将有33个大中城市配有177条轨道交通线。伴随轨道交通的高速发展,地铁盾构技术前景广阔。盾构施工法,是现代城市隧道建设卓有成效的施工方法。随着我国各大城市地铁建设的相继开工,土压平衡式盾构作为一种对周围环境影响较小的施工方法,已经成为我国城市地铁建设的主流。盾构机是一种集开挖、支护、推进、衬砌等多种作业功能于一体的大型暗挖隧道施工机械。盾构施工法作为一个系统包括开挖面的掘削、开挖面的稳定措施、渣土的运输、盾构机的前进、衬砌的拼装及盾尾的回填注浆等几个部分。盾构施工法因其先进的施工工艺和不断完善的施工技术以及在施工过程中对周围环境影响小、自动化程度高、施工快速、安全、不受气候及地面交通影响等优点而受到人们的重视,已被广泛应用于城市地下铁路、越江通道和地下管线等隧道工程的施工中,并取得了巨大的成功。
盾尾密封油脂,也称盾尾密封油膏,是盾构机的盾尾密封采用多道钢丝刷作为密封装置时注入钢丝刷排之间的密封材料。如果盾尾密封油脂质量不佳,会导致注浆过程中发生漏浆,其地面的沉降必定增大,地面沉降会引起隧道扭曲、隧道超限或上浮等的一系列的危害。避免出现漏浆是盾构掘进中的重要任务和关键技术,而保护盾尾密封的完好是保证不漏浆的前提。在当前我国城市建设大发展时期,随着地铁、隧道等地下工程的大量兴建及盾构法施工的广泛应用,盾尾密封油脂的市场发展前景十分广阔。
2、主要技术创新
(1)盾尾密封油脂通常是由基础油、增粘剂、增稠剂、纤维和粉体等几部分构成,现在市场上的盾尾密封油脂的增粘剂通常是由聚烯烃类高分子聚合物构成,增稠剂是由石油树脂构成,通过两者不同比例的变化调节盾尾密封油脂的稠度和粘附性。两者的相容性并不好,通常会出现不匹配的现象。本项目通过自主设计一种硅烷胶黏剂,将有机硅烷和丙烯酸酯枝接在一起并添加扩链组分聚合成带有网状结构的硅烷胶黏剂,应用到油脂中,调节改善粘附性组分的比例,使油脂在增大稠度的同时,保持较高的粘附性。
(2)目前市场上的盾尾密封油脂采用的基础油多是热稳定性、水解稳定性和低温流动性相对较好的矿物润滑油,但是对环境非常不友好,经过几十年甚至上百年才能降解,高分子聚合物和石油树脂由于稳定的化学结构也是不易降解的,对环境的伤害非常大。我们在开发过程中,注意选取易生物降解的生物油料,自主合成的硅烷胶黏剂也有意识到添加易降解嵌段,最终配制成环境友好型产品。
对我公司生产的盾尾密封油脂、进口盾尾密封油脂和国产盾尾密封油脂的基本性能进行对比试验,针对盾尾密封油脂的稠度、泵送性、抗水压密封性和粘附性这四个主要评价指标,进行比对结果如下:
产品性能对比
性能指标
产品型号 稠度 泵送性 抗水压密封性 粘附性
(0.1mm) (g/min) (min)
我公司产品 229 39.6 不漏 36
法国Condat 228 41.2 不漏 45
国产产品 210 19.5 渗漏 12
通过上表看出我们产品的性能优于国产产品,与法国Condat产品的性能相当。
3、社会经济效益
我公司生产的盾尾密封油脂成功进入大连市重点地工产品目录,且达到国际水平;具有环保无污染,泵送性好,粘附性高,抗水冲刷性强的特点,适应盾构机各种掘进姿态,保证掘进过程中不易漏浆,为盾构机的正常掘进提供有力的保障。
已建立盾尾密封油脂2千吨/年的生产装置一套,生产盾尾密封油脂系列产品。我公司生产的高质量盾尾密封油脂,可明显降低盾构施工法的工程造价,目前已经在全国各地 40 多个地铁施工现场成功应用,取得显著的经济效益和社会效益。近两年产品实现销售收入近800万元,利润300万元。
赵汝鸣;韩建国;高玉荣;闻和咏;董武卿;张春文;康铁兵
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