锦屏引水洞高地应力地质条件下TBM施工对策

锦屏二级水电站引水洞为高埋深引水洞,高地应力对TBM施工安全、进度影响十分严重。对施工区域地应力规律及不同表现形式对施工影响进行了分析,提出掘进机的施工对策,提高了TBM在高地应力条件下安全、快速施工的对策。     

TBM主轴承内密封迷宫结构优化改造技术研究

TBM在长距离掘进过程中,由于地质环境复杂,难免遇到涌水、涌泥、涌砂等恶劣地质环境。为解决在大涌水、涌泥、涌砂条件下内密封迷宫结构泥砂清理困难的难题,结合现场施工条件,综合考虑经济性和可行性后,在原设计基础上对主轴承内密封迷宫结构进行优化改造。在不改变原结构的基础上,拆除内密封压紧环、增加新制配套压紧环,并采用加长螺栓固定。改造工作可在24 h内完成,基本不会增加额外费用、不会影响正常掘进。改造完成后施工实践证明,该技术有效阻止了外界渣石、污水、泥浆等污染物进入主轴承内部,从而节省大量维保时间、提高工作效率。     

TBM设备故障与围岩相关性研究

鉴于围岩与TBM设备故障发生关系密切,结合中天山隧道工程的施工现场数据,从TBM整机设备各系统的故障发生角度,研究得到不同类型围岩与引起TBM设备发生故障的对应关系;同时,在不同类型围岩施工段,主要分析TBM设备主机部分中引起故障发生的部件及原因,并提出预防改进措施。上述分析结论,对提高掘进效率以及掘进机施工的科学管理具有重要意义。     

高地应力下特大隧洞开挖支护形式及其参数研究

以超埋深、高地应力条件下的锦屏二级水电站隧洞中TBM组装洞的施工为背景,对特大断面隧洞开挖支护形式及其参数进行研究.通过对组装洞的围岩地质、断面形状及几何尺寸、施工方法及作业顺序进行分析,运用隧洞施工理论,提出了特大断面TBM组装洞室、为开挖必须增加的横通道等较为薄弱的位置和环节的支护方案,给出了包括锚杆布置、喷射混凝土、钢筋网、衬砌、配筋设计等支护参数.工程施工结果表明,优化后的开挖支护形式及其参数能够保证高地应力条件下特大断面隧洞开挖时围岩的稳定和地下结构的安全.     

青岛地铁1号线双护盾隧道掘进机应用中的新问题及对策

以青岛地铁1号线工程为背景,针对双护盾隧道掘进机(TBM)应用过程中出现的复杂条件下TBM快速出渣、TBM连续掘进与车站相互干扰、特殊线路条件下TBM掘进、复杂条件下TBM始发等新问题进行了系统的分析和研究。提出了具有创新性的洞内翻渣方案、极限小净距掘进处理措施、平移始发技术等对策,取得了良好的应用效果。研究成果进一步拓展了TBM在城市轨道交通特殊线路条件下技术的应用。     

煤矿斜井高压富水TBM掘进技术研究

TBM工法目前已被用于煤矿斜井建设,但与城市轨道交通相比,煤矿斜井施工具有长距离、大坡度、高埋深、地质复杂等特点,其中连续下坡掘进时,高压富水段施工成为斜井建设中最大的难题。结合神华新街台格庙矿区TBM工法2#试验井的工程地质特点,对煤矿斜井TBM高压富水地段掘进技术问题进行分析和探讨。     

复杂地质条件下TBM卡机原因及脱困措施研究

为解决高黎贡山隧道正洞断层破碎带TBM无法掘进的难题,针对掌子面围岩呈泥沙状、盾体周边围岩破碎的问题,提出采用超前地质预报的方法进行地质探测。首先判断前方围岩地质特性,然后采取化学注浆的方法对盾体周边及掌子面进行注浆加固。针对露出护盾的破碎围岩、刀盘出现超量出渣的问题,提出盾尾破碎围岩加强初期支护、刀盘底部清渣及刮渣口进行加密的方法来进行应对处理;进一步就破碎围岩处理问题提出采用小导洞扩挖、掌子面化学注浆的方法对破碎岩体及刀盘前方的破碎围岩进行处理,通过实践验证,采取上述方法可以有效地实现TBM脱困。TBM脱困方法可为TBM在破碎地层掘进中提供有效的规避措施,也可为其他类似工程处理TBM卡机问题提供借鉴。     

不同坡度下TBM隧道施工对围岩及地表影响分析

TBM 在迎坡向上掘进时,随着坡度的增大,掘进机与接触岩土体间摩擦力增大,且掘进力的竖向分力增大,会对 TBM 隧道周围围岩体的应力、变形以及地表沉降产生一定的影响,因此研究大纵坡 TBM 施工时坡度对围岩及地表的影响具有重要意义。以重庆市轨道交通 9 号线刘家台—鲤鱼池区间双线隧道施工为例,基于力学平衡公式以及有限元模拟,将纵坡坡度设定为参数变量,分析 TBM 迎坡掘进不同坡度时对隧道周边地层稳定性的影响;探究 TBM 在不同坡度隧道开挖时引起的围岩应力变化规律,以及围岩竖向、横向变形和地表沉降规律,进而得到控制 TBM 迎坡掘进的安全措施。该研究成果可为大纵坡 TBM 施工安全提供可靠依据。     

高地应力下高强预应力锚杆快速施工技术研究

在超埋深、高地应力条件下的锦屏二级水电站大断面隧洞的施工中,仅采用普通支护技术不能满足支护及工期的要求。通过对隧洞围岩地质、断面条件、TBM吊装特殊要求的分析,结合隧洞开挖及支护理论,提出了涨壳式高强度预应力中空注浆锚杆的快速支护施工方法及其锚杆布置形式及参数。实践表明,高强度应力锚杆快速施工技术可保证高地应力条件下特大断面隧洞开挖围岩稳定和地下结构的安全,同时可满足较为紧张的工程建设工期的需要。     

高地应力下TBM转渣系统及其施工技术研究

通过对隧洞围岩地质状况、断面形状及几何尺寸、施工条件等多方面进行综合分析,运用隧道理论,结合锦屏二级水电站引水隧洞实际情况,确定了适合于高地应力下特大断面TBM转渣系统布置及设计方案,给出了施工台车的结构与尺寸,提出了转渣系统的开挖施工技术和相适应的支护结构及参数.结果表明,转渣系统能够满足TBM出渣需要,转渣系统开挖技术和支护结构及其参数可确保开挖过程中和开挖后围岩稳定.     

高地应力下大断面隧洞进口段施工技术研究

以超埋深、高地应力条件下的锦屏二级水电站隧洞工程建设为背景,对高地应力下大断面隧洞进口段施工技术进行研究.在对引水隧洞和施工支洞的围岩地质、断面和施工条件等因素进行分析的基础上,运用隧道工程理论,结合锦屏水电站的施工要求,提出了先用工字钢型钢钢架分别在1#、2#施工支洞和引水洞洞口加强支护后开挖大断面引水隧洞的进洞方案,并给出了开挖方法和步骤.工程实践表明,给出的大断面隧洞进口段开挖方案、方法及作业顺序是合理的,施工方法是科学的,可以确保在复杂条件下大断面隧洞开挖时围岩的稳定以及支护与地下结构的安全.     

TBM主轴承内密封洞内更换及失效分析

TB880E掘进机的主轴承是整个机器重要的部件，如果主轴承出现问题，则处理起来比较困难，不但成本高而且耽误掘进工期。结合南疆铁路吐库二线中天山隧道施工实际，介绍了洞内更换内密封过程，分析内密封失效的原因，进而提出相应措施。     

高地应力岩爆对TBM施工的影响及对策

锦屏二级水电站引水隧洞工程埋深大，地应力高，在采用TBM法施工中碰到了高地应力导致的岩爆问题，对施工进度、设备和人员安全影响较大。总结TBM施工过程中岩爆发生规律，通过各种支护形式的现场试验，对防止岩爆的主要对策进行了探索。     

中天山隧道TBM施工破碎围岩段新型注浆加固技术

在TBM掘进施工中,造成TBM卡机的原因非常复杂,包括地质构造状况、设备运行状态、掘进操作水平及施工掘进参数等,其中地质因素是最主要的影响因素。针对地质因素所引起的隧道围岩坍塌或围岩变形过大,最有效的解决措施就是围岩注浆。本文针对中天山隧道节理密集段围岩坍塌或软岩段变形过大,为避免再次发生卡机事故,以提高隧道施工效率,对中天山隧道围岩注浆技术进行了研究,内容主要包括注浆材料、注浆设备、注浆工艺、注浆效果等。     

特拉维夫浅埋微间距盾构双线始发技术研究

以色列特拉维夫"红线轻轨"工程东标段盾构双线从Depot车站始发到EM Hamoshavot车站接收,盾构始发间距仅为0.69m,拱顶埋深约5m。针对此浅埋微间距隧道盾构始发施工,从洞门密封、地下连续墙与中隔墙浇筑、推力计算、降水等关键技术进行系统研究。结果表明,洞门密封环和Bullflex止浆袋技术有效解决了洞门密封的问题,中隔墙的设置可以防止后行隧道对先行隧道产生不利影响;合理计算并设定盾构掘进参数,可有效降低浅埋隧道在掘进过程中引起的地表变形。     

动车组客室座椅控制系统失效研究及优化策略

针对某动车组客室座椅控制系统失效故障占比较大的问题,对座椅控制系统进行分析,并发现该系统的失效原因为:电控-舒适性系统启动电流瞬时过冲造成电路保护,控制面板静电过流造成烧断或击穿失效.对电控-舒适性系统提出了匹配功率转化模块容量方案和增设控制面板覆膜防静电方案.经验证,该优化方案能够有效解决客室座椅控制系统失效问题.     

西秦岭隧道TBM主轴承洞内更换方案研究

随着隧道工程技术的发展,隧道掘进机(TBM)在国内应用越来越广泛。主轴承作为TBM关键核心的部件,体积、重量大,在施工过程中发生故障后,受隧道空间限制,在洞内更换困难。通常情况下,主轴承洞内维修更换需要通过迂回导洞进到刀盘前面,开挖扩大洞室后进行,耗时长,效率低。针对项目实际,提出了更换TBM主轴承的左线绕行方案、迂回导洞方案、TBM后退方案,通过对安全性、工作难度、工作量等方面的综合评估,认为TBM后退方案可行性较强。     

基于离散元法的隧道开挖过程动力学分析

基于离散元软件PFC3D建立了土壤盾构离散元三维模型,研究隧道埋深以及振动激励对推进力和扭矩的影响。对土壤模型施加初始应力以模拟隧道埋深,同时对刀盘的推进方向和旋转方向分别施加主动余弦激振,分析了掘进过程中刀盘在振动激励下的运动方程和受力机理,记录了掘进过程中刀盘推进力及扭矩。结果表明:随隧道埋深增加,刀盘所需推进力以及扭矩会相应增加,其中700 m埋深与300 m埋深相比,推进力相比增加了22.7%,扭矩增加了12.6%;隧道埋深一定的情况下,对刀盘的推进方向和旋转方向分别施加振动后,刀盘的推进力和扭矩与匀速掘削相比均有所减少,其中对旋转方向施加频率为15 Hz振幅为6.36e-3 rad的振动后,推进力减小了2.08%,扭矩减小了1.2%;对推进方向施加频率为15 Hz振幅为0.318 mm的振动后,推进力减小了1.67%,扭矩减小了3.28%;而且改变振幅后,刀盘受力呈现一定的变化规律,随着推进方向振幅的增加,扭矩呈明显的减小趋势;随着旋转方向的振幅增加,推进力呈减小趋势。隧道的埋深对开挖的推进力和扭矩影响比较大,而对刀盘施加振动可以在一定程度上减小推进力和扭矩。     

秦岭隧道建造关键技术

秦岭隧道全长18 46km,是目前中国最长的山岭铁路隧道,有4km埋深超过1000m,80%处于极硬岩石地段。施工中,首次引进敞开式全断面挖掘机(TBM)。对适合隧道地质条件和TBM施工的施工方法、工艺参数、围岩分级标准、支护参数、圆形衬砌结构及仰拱预制块设计进行研究,TBM掘进最高速度达531m·月-1。解决平导洞钻爆法施工独头通风9000m的问题,创造钻爆法硬岩快速掘进456m·月-1的国内最高记录。采用弹性整体轨道技术,减少运营环境下隧道维修作业。隧道内一次铺设无缝线路,缩短了施工周期。     

宜万铁路堡镇隧道高地应力软岩大变形段施工技术

宜万铁路堡镇隧道穿越地层大部分为砂质页岩和粉砂质页岩,局部为炭质页岩,岩层软弱、节理较发育;隧道埋深大,地应力高,围岩强度低,高地应力软岩大变形区段长,施工过程中发生了严重的大变形。主要介绍高地应力软岩大变形段的施工措施,即:采用小导管注浆超前支护、采用短台阶和双侧壁相结合的开挖方法,初期支护采用喷混凝土+型钢钢架+锚杆+钢筋网的支护措施,控制每环仰拱开挖长度不超过4 m,及时封闭成环,及时施做二次衬砌,对隧道高地应力软岩段的预留变形量为15～30 cm,确保了隧道顺利通过软岩大变形区段。