城市轨道交通类矩形盾构法隧道施工技术研究

通常盾构法隧道的断面形状均为圆形,其易于实现全断面切削和相对合理的结构受力体系,掩盖了空间利用率低、地下空间占用大的不足。矩形盾构法隧道在断面空间利用率和狭窄道路中的穿行能力上则存在较大优势,但因其结构受力和变形、盾构机推进控制、矩形管片拼装等难题,未能得到有效的发展。系统阐述了城市轨道交通类矩形盾构法隧道技术施工研究,通过分析类矩形盾构法施工上的重难点,分别从类矩形隧道全断面掘削、管片拼装、轴线控制和管控技术等相关技术方面进行研究和探索,为进一步开展矩形盾构法隧道的建设提供更可靠的依据和建议。     

我国掘进机研制现状、问题和展望

近年来,我国重大隧道工程相继开工,掘进机研发、设计和制造水平不断提高。通过分析国产掘进机的典型工程案例,总结我国掘进机自主设计、制造技术的现状:土压平衡盾构、泥水平衡盾构和岩石隧道掘进机3大机型技术已经成熟,马蹄形盾构、矩形盾构等异形断面掘进机关键技术达到国际领先水平,同时竖井掘进机产品开始应用。分析当前我国掘进机研发制造中存在的关键问题:1)设计软件均是国外产品,信息安全问题日益凸显;2)掘进机主轴承、减速机等基础零部件需要进口;3)创新产品市场突破难度大。结合当前技术水平和市场现状,认为智能化和多样化是今后掘进机研制的重点和趋势,提出多功能多模式掘进机、异形断面岩石掘进机、复合破岩TBM、部分断面TBM等新机型设计理念,期望能够推动我国掘进机技术革新。     

我国异形掘进机技术发展、应用及展望

20多年来,我国异形掘进机技术得到长足发展。首先,以异形掘进机领域的阶段性科研项目为主线,回顾我国异形掘进机技术从模仿跟随到同步突破再到创新引领的发展历程及所取得的成就,从异形掘进机全断面开挖技术、异形管片拼装技术、测控技术和施工技术等方面介绍我国异形掘进机技术的发展现状; 然后,通过大量案例分析,分别介绍矩形顶管机、矩形盾构、马蹄形盾构及其特殊施工技术在我国隧道建设中的应用情况; 最后,从地质适应性、施工效率、隧道截面形式等方面指出当前异形掘进机发展的局限性,并提出进一步的研究方向,同时对未来异形掘进机在新领域的应用提出几点思考。     

中国“智”造矩形顶管掘进机首次走出国门

<正>2015年10月28日,我国具有完全自主知识产权的矩形顶管掘进机在郑州下线,将应用于新加坡汤申线地铁项目,这是中国"智"造的矩形顶管掘进机首次走出国门,开创了国产异形掘进机走向海外的先河。矩形顶管掘进机是横断面为矩形的隧道掘进机,相比常见的圆形盾构可提升空间利用率高达20%,具有减少施工扰动、避免大量拆迁和不影响正常交通等优点,主要用于距地面较近的城市下穿隧道、地铁口等工程作业。2013年12月,这种矩形顶管掘进机     

世界最大尺寸矩形顶管掘进机在国内完成首推

<正>由上海城建隧道股份公司设计研发的超大矩形顶管掘进机在郑州纬四路下穿中州大道隧道接收井准确进洞,圆满完成我国自主知识产权超大顶管装备在中原大地的"处女航"。郑州纬四路下穿中州大道,隧道位于郑州市郑东新区和中心城区分界线中州大道下方,采用矩形顶管机施工,施工过程中存在着大断面、长距离顶管顶进等技术难题,并且在顶进过程中还将穿越各类复杂的地     

填补空白!《全断面隧道掘进机再制造》国家标准来了

正近日,由盾构及掘进技术国家重点实验室牵头主编的全国首个全断面隧道掘进机再制造领域的国家标准——《全断面隧道掘进机再制造》(GB/T 37432—2019)由国家标准化管理委员会正式批准发布,将于2019年12月1日实施。这是全国首个关于全断面隧道掘进机再制造的国家标准,共有10个章节,明确规定了全断面隧道掘进机再制造的流程、再制造性评估、再制造总体方案制定、再制造设计等一般要求;规定了刀盘、主驱动单元、后配套系统等主要系统及部件的再     

超大断面矩形盾构顶管设计关键技术

文章详细介绍了超大断面矩形盾构顶管(10.12 m×7.27 m)设计的关键技术研究:1)矩形断面开挖形式的研究与选型分析;2)超宽矩形薄壳体强度、刚度研究;3)顶推机构电液比例集成控制研究;4)矩形断面渣土改良技术研究。以上关键技术的研究解决,在施工现场得到了成功应用,为城市超大矩形断面交通隧道施工提出了一种全新工法。矩形隧道施工将会成为最经济、安全和快捷的工法。     

我国最大直径全断面硬岩掘进机在成都竣工下线

<正>我国隧道施工装备现代化取得最新成果。近日,成都南车隧道装备有限公司为兰渝铁路西秦岭隧道生产的两台直径10.23m全断面硬岩掘进机(TBM)竣工下线,填补了我国最大直径全断面硬岩掘进机制造的空白,改写了我国该设备长期依赖进口的历史。成都南车隧道装备公司由此成为我国西部唯一一家同时具备硬岩掘进机和软土盾构机制造技术的企业。     

断面形状对隧洞围岩位移和应力的影响分析

采用FLAC3D软件分析了圆形断面、矩形断面、直墙式断面和曲墙式断面形状隧道开挖在III级围岩中的位移和应力集中分布规律。圆形断面隧洞围岩位移最小,应力集中系数最小,塑性区厚度最小,应力集中系数最大点距洞面的距离最大,即支护结构受到的围岩压力最小;与圆形断面隧洞相比,曲墙式隧洞围岩位移、应力集中程度和塑性区仅次于圆形隧洞,曲墙式断面是合理的隧洞断面形式;矩形隧洞围岩位移、应力集中程度和塑性区最大;直墙式隧洞围岩位移、应力集中程度和塑性区仅比矩形隧道略小,与矩形一样,直墙式断面是不利的隧洞断面形式。     

悬臂式隧道掘进机成功下线

<正>近日,XTR260悬臂式隧道掘进机成功下线,作为国内首台专门用于隧道施工的悬臂式掘进机,其定位切割面积大,切割高度超过7.1 m。对于大断面山体隧道,断面高度可一次切割到位,不需要分层施工,切割断面形状自由、尺寸可控,具有掘进幅度大、破岩能力强、施工成本低和施工效率高等特点,将有效提升隧道施工质量和效益,促进国内隧道施工模式的转变,填补国内悬臂式隧道     

青山湖隧道主体结构断面设计

青山湖隧道标准断面为双向6车道。该文结合工程实际,比较分析矩形断面、折拱断面、圆弧拱断面的优缺点,最后确定隧道断面形式采用矩形断面,取得了较好的技术效益和社会效益。     

国产首台大直径全断面硬岩隧道掘进机下线

<正>2014年12月27日,我国首台拥有自主知识产权的国产首台大直径全断面硬岩隧道掘进机(敞开式TBM)在湖南长沙顺利下线。该掘进机的成功研制打破了国外长期垄断的局面,标志着我国在大型高端装备制造领域已取得了重大突破。大直径全断面硬岩隧道掘进机常用于长大硬岩隧道施工,被称为工程机械的"航空母舰"和"掘进机之王"。此前,国内的TBM全部依赖进口。设计制造单位结合试验工程地质条件开展关键技术研究和科技攻关,突破了大直径TBM多系统协调技术,大功     

双模式全断面掘进机探讨

为适应地质的复杂性以及中国国情,探讨双模式全断面掘进机的未来发展趋势,并举例说明双模式全断面掘进机的设计理念,详述其主要结构及适用范围。与单模式掘进机相比,双模式全断面掘进机地质适应性广、设备利用率高、施工成本低,是隧道掘进设备技术发展的主要方向之一,具有良好的发展前景。     

矩形隧道掘进技术的发展历程和现状

正0引言矩形隧道掘进技术通常是指掘进断面形状为圆角矩形或复合圆形的隧道掘进技术,是异形断面隧道掘进技术的一种。相较于传统的圆形断面隧道掘进技术,矩形断面隧道掘进技术具有空间利用率高、覆土浅和施工成本相对低廉等特点。其有效使用面积相较于传统圆形盾构增大了20%以上,且在拥有同等使用面积的情况下矩形盾构能节35%以上的地下空间,大大减少隧道埋深。根据主要施工设备的不同,矩形隧道掘进技术可分为矩形顶管和矩形盾构。其中矩形顶管技术主要适用于短距离、浅覆土、单坡     

马蹄形隧道掘进机刀盘设计探讨

概括性论述了多圆软土刀盘、矩形刀盘、马蹄形刀盘等异形刀盘的设计特点,重点分析了马蹄形隧道掘进机组合刀盘的关键技术:1)掌子面流场仿真分析;2)刀盘静力学仿真分析;3)盲区处理研究;4)刀具破岩机制分析。通过对以上关键技术的研究,为软土马蹄形掘进机组合刀盘的设计提供了优化方法,并创造性提出刮削破岩和挤压破岩相结合的马蹄形硬岩刀盘设计方法,对马蹄形隧道掘进机刀盘设计有一定的指导意义,也为异形隧道掘进机的刀盘设计提供了设计参考。     

部分断面掘进机在瑞士洛桑

总重达100吨的部分断面掘进机在瑞士洛桑挖掘隧道，每周施工5天，每天16个小时。部分断面掘进机在地下一厘米一厘米挖掘洛桑M2地铁隧道和废料运输列车隧道。废料运输列车隧道用于将特里德尔废料处理设备运往洛桑郊区。     

世界最大全断面隧道掘进机开始施工

<正>近日,香港屯门至赤鱲角的隧道挖掘开始施工。隧道长达5 km,采用的是直径达17.6 m的海瑞克全断面隧道掘进机施工。屯门至赤鱲角连接段是珠三角连接拓展项目的一部分,该项目还包括港珠澳大桥。隧道长达5 km,将连接香港口岸的交通枢纽,该枢纽南邻香港北部(主岛)的赤鱲角国际机场和屯门。该海底公路隧道位于水下约50 m处,水压高达5个标准大气压。该全断面隧道掘进机具有一系列创新特点,如:掘进机的刀头上装有一个Mobydic系统,用于实时监测磨损及记录工作进展;     

悬臂掘进机在滇西红层隧道中的应用研究

为解决滇西红层隧道支护变形风险高、单线小断面铁路隧道由于空间受限施工速度慢等问题,结合滇西红层以紫红色泥岩、砂岩为主,节理裂隙较发育,围岩强度适中等工程地质特征,依托大瑞铁路秀岭隧道进口平导,在滇西红层小断面隧道中引入悬臂掘进机施工,通过在适应性、设计参数等方面的深入研究,并与钻爆法在投资、施工进度、安全质量等方面进行对比分析,证明悬臂掘进机在滇西红层地区具有较好的适应性,具备较高的推广应用价值。应用研究结果表明:1)悬臂掘进机适用于围岩强度适中、围岩(较)破碎、节理裂隙(较)发育以及地下水不(弱)发育的隧道;2)悬臂掘进机对滇西红层围岩扰动小,初期支护可取消系统锚杆,并可以加大钢架间距;3)悬臂掘进机在滇西红层隧道施工中进度优势明显,特别对于Ⅳ级围岩,进度较钻爆法提高了近67%;4)悬臂掘进机早期资金投入较钻爆法高,且各级围岩条件下悬臂掘进机开挖单价为钻爆法的4～5倍。     

基于数值模拟的矩形隧道施工方案比选研究

为了保证隧道施工和后期运行的安全,要选择出一个普遍适用于大断面矩形隧道的开挖方案。采用FLAC3D有限差分软件对3种不同的施工方案进行数值计算,对施工过程中隧道周围岩体位移、地表沉降以及周围岩体应力变化的计算结果进行对比分析,结果表明,采用先开挖隧道两侧岩体,后开挖隧道中部岩体的施工方案在应力集中程度和地表沉降方面比其余两种方案最大可降低41.3%和9.5%;隧道开挖过程中对地表沉降影响的范围大致为隧道跨度的5倍;浅埋大断面矩形隧道两侧岩体水平位移模式为向隧道外侧位移,与一般隧道不同。最后,优选出的施工方案将为大断面矩形隧道的实际施工提供参考。     

繁华城区浅埋隧道应用单臂掘进机开挖适用性研究——以新红岩隧道下穿地下商场工程为例

为进一步探索单臂掘进机在浅埋、近接既有建(构)筑物和铁路大断面隧道开挖中的适用性,以成渝客专新红岩隧道下穿地下商场为工程背景,从隧道非爆法开挖方法的比选、外围环境及围岩岩性的分析、数值模拟计算和现场试验等方面进行了分析研究。主要结论如下:1)在浅埋、近接既有建(构)筑物环境中应用单臂掘进机切削法进行隧道开挖,在减小对周边围岩及建(构)筑物的扰动、控制沉降方面效果明显,安全性高; 2)在围岩强度为30 MPa左右时,单臂掘进机的开挖掘进效率较高; 3)从经济效益上分析,单臂掘进机开挖的成本由于设备投入、功效等因素,较普通机械开挖成本有比较大的增加,在开挖Ⅳ、Ⅴ级围岩时单臂掘进机的施工成本基本一致; 4)单臂掘进机开挖受大断面隧道尺寸、隧道安全步距控制等方面的制约,影响其功效正常发挥,导致开挖过程工序相对繁多,降低了隧道掘进速度。对于单臂掘进机切削法,建议在特殊环境、敏感工点、短距离隧道掘进中应用,对于长距离隧道掘进还需进一步优化单臂掘进机开挖的工法体系,以及在砂岩、泥岩夹砂岩围岩环境中的降尘措施。