雙輪銑槽機(jī)（簡稱“雙輪銑”）是地下連續(xù)墻施工中最先進(jìn)的高端專用裝備，被譽(yù)為樁工機(jī)械家族的“奢侈品”。銑輪是雙輪銑的關(guān)鍵部件，而目前我國尚未完全掌握銑輪上的截齒排布設(shè)計理論與方法，截齒的破巖機(jī)理不清，造成銑輪主要依賴整件進(jìn)口或復(fù)刻加工，地層適應(yīng)性單一，施工效率低，這已成為制約雙輪銑實現(xiàn)完全國產(chǎn)化與核心技術(shù)自主可控的關(guān)鍵“卡脖子”難題。

對此，中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖體工程多場耦合效應(yīng)團(tuán)隊周輝、盧景景和肖建成等研究人員從解決核心問題“銑輪破碎巖土體原理”出發(fā)，形成“一個方法，兩項技術(shù)”的關(guān)鍵研究進(jìn)展，具體為：銑輪截齒布齒設(shè)計方法、銑輪高精度智能制造技術(shù)和高效施工參數(shù)精準(zhǔn)控制技術(shù)。技術(shù)創(chuàng)新點分別為：建立了銑輪上截齒的最優(yōu)入巖角度、間距、入巖順序等分析方法，提出基于基本破巖單元的截齒排布設(shè)計方法，基于該方法獲得的銑輪相較于目前產(chǎn)品，成本預(yù)期下降40%、效率提高18%、截齒損耗下降15%、壽命提高30%；提出了三維布齒系統(tǒng)數(shù)字化仿真和齒座板身份信息編碼識別的智能定位和焊接技術(shù)；根據(jù)施工前的地層參數(shù)和施工過程中銑輪/軸的振動特性，實現(xiàn)雙輪銑銑削參數(shù)的自適應(yīng)性控制。

研究團(tuán)隊提出的銑輪截齒布齒設(shè)計方法，可針對不同的工程地層條件實現(xiàn)定制化銑輪設(shè)計，不限于當(dāng)前市場上的銑輪形狀和尺寸。相關(guān)論文已經(jīng)發(fā)表在《巖土力學(xué)》，申請發(fā)明專利8項（已授權(quán)2項）、授權(quán)實用新型專利8項，獲第二屆“率先杯”未來技術(shù)創(chuàng)新大賽復(fù)賽優(yōu)勝獎，并受邀參加第二十四屆中國國際高新技術(shù)成果交易會，獲高交會“優(yōu)秀產(chǎn)品獎”。

圖1 布齒系統(tǒng)設(shè)計理論

圖2 布齒系統(tǒng)設(shè)計方法

圖3 獲獎證書