TBM在长隧道施工中存在的问题及发展趋势

随着时代的进步和发展，在工程施工中常常会遇到长隧道工程。当隧道（洞）长度过长时，用常规钻爆法进行隧道施王将需要相当长的工期，隧道掘进机法施工则适合长隧道施工的需要。本文将深入探讨长隧道中应用隧道掘进机（简称TBM）存在的问题以及发展趋势。     

关于发展我国隧道掘进机产业的必要性和建议

隧道掘进机是一种专门用于地下隧道工程开挖的高科技施工装备 ,它具有开挖快、优质、安全、经济及有利于环境保护和降低劳动强度的优点。目前 ,隧道掘进机正朝着机械、电气、液压和自动化一体化、智能化的方向发展。自２０世纪６０年代始 ,我国的一些大型隧道工程采用隧道掘进机开挖 ,取得了一定的成效 ,隧道施工速度加快 ,开挖质量提高 ,综合造价降低 ,环境破坏和污染减少。随着２１世纪我国基础设施的大规模建设、西部大开发战略的实施 ,我国的铁路、公路、大中型水电站建设以及南水北调、西气东输等工程将有大量的长大隧道需要建设 ;现代…     

高楼山特长隧道TBM法施工方案探讨

高楼山特长隧道为武都至九寨沟高速公路项目控制性工程。为了工程项目保质保量按期完成,针对高楼山特长隧道实际情况,详细研究论证了高楼山隧道采用TBM掘进机法施工的可行性和优缺点。探讨TBM法施工在高速公路隧道中的适用性,施工组织的原则。分析TBM施工进度及主要影响因素,对TBM在高楼山隧道中的应用进行了详细比选论证,对类似工程提供借鉴。     

地铁隧道工程悬臂式掘进机施工风险分析

为了控制悬臂式掘进机在地铁工程中带来的安全风险,结合大连地铁悬臂式掘进机暗挖隧道工程,采用风险调查法和风险矩阵法进行施工准备期施工风险分析.结果表明:可以判断施工过程中的风险概率及可能造成的风险后果,确定其风险等级,提出相应风险控制措施,可为悬臂式掘进机地铁隧道工程施工提供较好的技术指导及参考.     

中铁工程装备集团有限公司

正·设计未来创造历史·公司简介中铁工程装备集团有限公司(以下简称"中铁装备")成立于2009年12月,是世界双500强中国中铁直属子公司之一,是我国隧道掘进机研发制造的开拓者和领先者,主要从事隧道掘进机研发制造和综合服务的科技创新型国有企业,先后建立了河南省盾构成套装备工程技术研究中心、河南省中铁工程装备集团掘进机械院士工作站、郑州市掘进机械院士工作站,并荣获国家科技国家火炬计划重点高新技术企业、国家知识产权优势企业、中国工程机械工业协会"AAA"级信用企业、全断面隧道掘进机     

前倾安装盘形滚刀作用效果的理论分析

盘形滚刀是全断面隧道掘进机的破岩刀具,因其对全断面隧道掘进机施工工程工期和工程造价有较大影响,一直以来就是领域学者研究的热点和难题.通过对全断面隧道掘进机刀盘上传统安装的盘形滚刀的破岩受力分析,发现其破岩刃域存在严重侧滑和破岩刃侧向力(包括摩擦力)不平衡,而盘形滚刀的前倾安装可有效减缓甚至消除这一力学现象.因此,提出了盘形滚刀前倾安装的概念,分析了前倾安装的盘形滚刀破岩工作中摩擦力的分布特点,研究了盘形滚刀破岩刃域不平衡侧向力自相平衡的盘形滚刀前倾安装角及侵深变化对自相平衡的影响,从而为提高盘形滚刀作业寿命、降低盘形滚刀更换次数、提高全断面隧道掘进机作业效率提供了理论依据.     

2018年隧道与地下工程热点回眸

 2018年隧道与地下工程在工程建设和技术进步方面取得了一系列成果。本文介绍了盾构和全断面隧道掘进机、新型隧道形式重大建设和项目技术进展及新型化、智能化的研究进展,并展望了相关技术及行业应用的发展趋势。     

用于岩石隧道掘进机刀盘的内部焊接技术研究

掘进机是挖掘岩石隧道的重要工具,掘进机刀盘是挖掘过程中最关键的部件之一,它是能否在规定工期内完成隧道挖掘的关键因素,由于在挖掘岩石隧道时掘进机刀盘容易磨损破裂,因此提出一种新的焊接技术对岩石隧道掘进机刀盘内部进行焊接。介绍了岩石隧道的环境和掘进机刀盘内部焊接原理,给出刀座楔块和刀座芯体焊接装配图。将ZG35Cr1Mo型和Q345B型特种钢作为焊接材料,对其可焊性进行分析。详细介绍了焊接过程。通过拉伸与冲击方法对对接焊缝金属进行实验,测量出相关数据。实验结果表明,经所提焊接技术处理后,焊接部位淬硬性低,且不容易出现冷裂纹与热裂纹现象,验证了所提焊接技术的有效性。     

地铁隧道施工过程的数值模拟与工法比选

结合广州地铁六号线工程,应用三维有限差分岩土计算软件模拟了浅埋暗挖地铁隧道不同施工方案的施工过程,分析了施工所引起的地表沉降、洞周变形、支护结构受力和掌子面突起等,通过对不同施工方案的施工效应进行预测与方案的比选,以达到有效发挥掘进机的特点,提高施工效率,确保隧道围岩的稳定性,有效控制由于开挖引起的地表和洞周变形的目的,为工程实际施工提供参考。     

用于岩石隧道掘进机刀盘的内部焊接技术

掘进机是挖掘岩石隧道的重要工具,掘进机刀盘是挖掘过程中最关键的部件之一,它是能否在规定工期内完成隧道挖掘的关键因素,由于在挖掘岩石隧道时掘进机刀盘容易磨损破裂,因此提出一种新的焊接技术对岩石隧道掘进机刀盘内部进行焊接。介绍了岩石隧道的环境和掘进机刀盘内部焊接原理,给出刀座楔块和刀座芯体焊接装配图。将ZG35Cr1Mo型和Q345B型特种钢作为焊接材料,对其可焊性进行分析。详细介绍了焊接过程。通过拉伸与冲击方法对对接焊缝金属进行实验,测量出相关数据。实验结果表明,经所提焊接技术处理后,焊接部位淬硬性低,且不容易出现冷裂纹与热裂纹现象,验证了所提焊接技术的有效性。     

TBM隧洞施工中衬砌管片破损原因分析

介绍了TBM(隧洞掘进机)及其在工程中的应用，结合山西省万家寨引黄工程中的TBM隧洞开挖工程的实际，从衬砌管片的生产、运输、安装、维护等环节分析了造成TBM隧洞衬砌管片损坏的主要原因，并有针对性地提出了预防及修补措施。     

基于复杂地质岩机作用的多维度隧道掘进机适应性评价方法

为了解决高强度高磨蚀硬岩地层TBM掘进“低效高耗”、断层破碎带地层“刀盘受困”、高地应力挤压性地层“护盾被卡”等隧道施工难题,基于TBM滚刀、刀盘、护盾与隧道围岩的相互作用,通过多个TBM法隧道工程数据统计分析,揭示了滚刀贯入度指数与岩体特性指标、滚刀破碎体积磨损速率与岩体特性指标、TBM设备利用率与断层宽度、围岩相对变形量与强度应力比的函数关系,建立了基于滚刀可掘性和耐磨性、刀盘受困和护盾被卡风险的多维度TBM适应性评价方法,为复杂地质隧道修建TBM工法选择、装备设计及施工难题的解决提供了量化依据。     

大纵坡隧道复合式TBM掘进推力对管片结构的力学响应分析

TBM在进行大纵坡隧道上坡施工时的掘进推力控制不当,易造成管片错台、上浮甚至结构失稳等问题,因而研究大纵坡隧道TBM掘进推力对管片结构的力学响应具有重要的工程意义。本文以重庆轨道交通9号线刘家台始发井～鲤鱼池站区间坡度为3.9%的复合式TBM隧道施工为例,采用基于荷载-结构法的隧道纵向梁-弹簧模型和数值模拟法,分析了复合式TBM在大纵坡隧道掘进过程中不均匀千斤顶推力作用下产生的附加作用力特征,探究了管片结构在附加作用力影响下内力分布规律及其变形的薄弱区域,以及管片结构变形甚至破坏的表征,从而寻求具体控制TBM施工掘进推力的有效措施。研究成果可为规范大纵坡隧道TBM施工中的推力分区和选值提供借鉴。     

某输水隧洞应力分布规律

利用ANSYS软件,对某输水隧道某段围岩的稳定进行了有限元计算和分析,探讨了围岩应力场的分布规律,为该工程施工提供了合理的支护计划,该规律将对工程施工具有一定的指导作用.围岩应力分布规律的研究结果,对隧洞施工、尤其是采用TBM施工具有实际价值,该成果的应用也将会提高TBM施工的工效及可观的经济效益.     

基于点云的TBM隧道成型质量检测方法及应用

以硬岩隧道掘进机(TBM)隧道围岩为研究对象,应用三维激光扫描技术检测TBM隧道成型质量,提出了基于三维激光扫描技术的TBM隧道成型质量自动检测方法.将车载云台和二维激光扫描仪组成的三维扫描装置安装在TBM主梁上,车载云台带着二维扫描仪朝刀盘方向快速旋转90°,通过旋转编码器将扫描仪的二维点云实时转换成隧道的三维点云,对点云进行隧道轴线计算、滤波、截取等预处理,通过截面提取与三次分段Hermite插值曲线拟合的方法计算围岩的剥落与塌方.提出了隧道成型质量参数并依据其判断隧道成型质量,结合TBM隧道工程实例进行分析,验证TBM隧道成型质量检测方法的可行性.采用本方法可实现在TBM施工过程中隧道成型质量同步进行检测,形成数字化测量体系.     

一种基于CSM模型的TBM刀盘比能预测方法

为了解决全断面掘进机在掘进时刀盘比能预测的难题,以岩石断裂力学为理论基础,深入分析了TBM滚刀的受力情况和破岩机理,基于CSM预测模型提出了一种新的TBM刀盘比能预测方法.通过建立滚刀与岩石相互作用的力学模型,推导出TBM刀盘的比能预测模型,并通过实例计算对刀盘的比能水平进行了量化研究,验证了模型的正确性.该预测模型基于滚刀破岩的机理,能够实时预测刀盘的比能,为TBM的刀盘优化设计以及性能预测提供了一定的理论依据.     

不同岩体质量隧道TBM施工性能评价方法

为了预测、评价、提升不同围岩质量隧道TBM施工能力,通过对国内外多个隧道工程TBM施工数据回归分析,建立了设备利用率、掘进速率等TBM施工性能指标随岩体质量的变化规律。统计结果表明TBM设备利用率与岩体质量指标RMR呈线性函数或二次函数关系、TBM掘进速率与岩体质量指标RMR呈二次函数关系;TBM设备利用率随岩体质量参数的增大而递增;TBM掘进速率随岩体质量参数的增大先升高再降低,在III级围岩时达到峰值;TBM施工速度随岩体质量参数的增大先升高再降低,在II级围岩时达到峰值。基于此,提出了不同岩体质量隧道TBM施工性能评价方法,并利用滇中引水工程香炉山隧洞TBM施工数据对该方法进行了验证。研究成果可用于预测拟建隧道TBM施工工期和评价在建隧道TBM施工性能。     

探讨TBM通过不良地质洞段的施工方法

TBM是我国隧道掘进开挖的首选良好设备,但对隧道地质条件较为敏感。受当前勘察技术局限性、施工线路较长的影响,经常会出现施工中所遇到的地质岩性与先前勘察结果不一致、且在同一隧洞存在着不同年代、不同岩性、同时伴随着不同地质构造等不良地质现象,这就给TBM施工带来了极大困难和挑战。对TBM如何顺利通过不良地质洞段并采取有效的支护手段进行探讨,进而为弥补勘察设计结果的缺陷,保证施工顺利进行提供参考和借鉴。     

引黄工程连接段TBM隧洞施工质量控制

详细阐述了全断面隧洞掘进机掘进技术要点和质量控制方法。在引黄连接段7^#洞TBM的施工中该质量控制方法得到了进一步的完善和发展，从而加快了施工进度，确保了成洞质量，取得了较好的经济效益。