盾构刀具关键技术及其最新发展

针对盾构刀具技术研究存在的不足,从刀具种类及适应性、性能差异性等方面对盾构刀具技术及其发展历程进行概述。将盾构刀具关键技术分为刀具结构、刀具材料、刀具制造工艺及磨损检测技术等4个方面,对梯度结构刀圈、新型刀毂、内腔带压滚刀等新型盾构刀具结构进行介绍;对新型硬质合金刀圈、粗晶颗粒硬质合金、耐磨堆焊材料等具有优越性能的刀具材料进行研究;从熔炼及锻造、等温球化退火、热处理工艺等方面分析刀具制造工艺;在统计分析刀具失效形式的基础上,全面分析刀具质量稳定性、现场管理措施、安装形式等影响因素,阐述刀具磨损检测技术现状,提出刀具磨损量可视化测量等发展方向。最后对盾构刀具技术的最新发展进行总结,提出今后的研究方向,为盾构刀具优化设计及盾构施工中的刀具管理提供指导。     

琼州海峡隧道超大直径盾构新技术展望

为适应跨江越海隧道工程建设不断发展的需要,盾构正在向超大直径、超长距离、超大埋深方向发展。以琼州海峡隧道为工程背景,结合其超大埋深、超高水压、超大断面、特长距离及地质复杂多变等特点,在详细分析国内外大埋深超大直径盾构技术发展的基础上,对琼州海峡隧道等类似大埋深超大直径盾构工程所面临的超大直径盾构设计制造、盾构特长距离掘进、超高水压条件下盾构密封及特长隧道水下对接等技术挑战进行了论述,并对预期可望获得的大埋深超高水压条件下的超大直径盾构总体设计及集成技术、高效破岩及长寿命刀盘刀具优化设计技术、盾构防水密封设计与制造技术、常压换刀装置设计技术、特长距离掘进地中对接施工装备技术等盾构新技术进行了展望。     

中国盾构技术的创新与突破

我国盾构技术已经取得了长足的进步,但与国外先进盾构技术相比,仍然存在一定差距。在概述国际盾构发展历程、现状及国际先进盾构应用情况的基础上,从关键核心技术、实验平台研制和盾构产业化3个方面,论述我国盾构技术所取得的创新与突破。以"先行号"、"进越号"及"中国中铁1号"等国内先进盾构为例,阐述我国盾构技术的发展现状和趋势。最后,针对我国与国际先进盾构技术的差距,展望盾构新型技术的突破口,能够为盾构技术的自主研发和应用提供可行思路。     

中国盾构生产企业越来越多

盾构全名为盾构隧道掘进机,主要集中了控制、遥控、传感器、导向、测量、探测、通讯等技术,是一种隧道掘进的专用工程机械,广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。长期以来,中国盾构企业在设计、研发、制造上都与国外同类企业有着不小的差距,产品也大多依赖进口,一些大型、超大型盾构机的自主研发与制造,更是被国外企业长期垄断。中国从事盾构研发、制造的企业有10多家,这些企业大多数产品靠的是进口组装,对德国、法国、日本等发达国家的依赖性较大。中国在国际社会上已可称为"隧道大国",但在隧道工程施工中广为使用的大型设备方面,中国的自主"造血"功能仍显不足。     

我国大直径盾构隧道数据统计及综合技术现状与展望

通过对国内大直径盾构隧道进行统计可知,截至2021 年底,国内开工修建的大直径盾构隧道工程共65 项,超大直径盾构隧道工程59 项。同时,对国内大直径盾构隧道在勘察规划、工程设计、装备制造、规范、材料和施工技术管理等方面的综合技术现状调查分析。总结目前大直径盾构隧道面临的主要问题,包括隧道设计标准不统一、盾构装备关键部件国产化需突破、再制造产业化存在困难、大直径盾构隧道的关键技术及施工技术管理水平仍需提高等。针对面临的问题提出建议,指出今后大直径盾构隧道设计和盾构装备应尽可能遵循标准化的原则,向着标准统一、施工安全、高效率、高质量、高智能方向发展,以期为推动我国大直径盾构隧道综合技术走向成熟起到积极作用。     

盾构机的技术特点分析

0 前言 盾构技术是随着城市密集化、交通、电气控制、上下水道以及通讯设施的不断发展而逐渐发展起来的一种先进施工技术.与钻爆法相比,盾构施工具有快速高效、安全可靠且施工质量更优等特点.伴随着中国城市建设的大力发展以及国家重大建设项目的开工,目前盾构技术已经成为国内工程界的研究热点.本文在对盾构技术充分调研的基础上,对国内外盾构掘进机的技术特点进行分析[1-2]. 　　……     

上软下硬复合地层地铁盾构隧道设计及施工探析

在上软下硬复合地层,地铁盾构隧道设计、盾构选型及施工均存在不少困难和问题。对这些困难和问题进行详细地介绍和分析,结合国内大量工程的实施情况和经验,从设计、盾构选型及配置、施工措施等方面,提出处理方案及措施:1)设计方案合理绕避上软下硬地层,有针对性措施及对应概算;2)盾构选型和刀盘配置需适应硬岩掘进和软弱层保压;3)给出全面可行的施工技术措施和应急预案。     

土压平衡盾构在不同地层中的应用

介绍国内盾构的发展状况及主要特点。详细阐述土压平衡盾构在重庆地铁砂岩地层、北京砂砾石地层、西安黄土地层及大连钙质板岩地层中的应用,针对应用中存在的问题,提出盾构的针对性设计制造及相应的施工技术措施。由于工程地质及水文条件的不同,设计采用的盾构类型其设备系统配置也不同;即使在同一工程项目中,对不同的地质情况,同一台盾构掘进施工中采取的掘进参数和施工技术措施也不一样,必须适应地质条件的变化,采用合适的掘进参数和施工措施,才能保证掘进施工的顺利进行。     

中国盾构和掘进机隧道技术现状、存在的问题及发展思路

简要分析我国盾构、掘进机隧道修建技术的现状,包括水下盾构隧道、地铁盾构、TBM隧道和山岭TBM隧道的技术现状。通过列举典型工程案例,分析总结我国盾构、掘进机隧道技术存在的问题:1)水底公路隧道盾构直径过大,2)单层管片衬砌的耐久性不足,3)护盾式TBM有很多局限性,4)土压平衡盾构不是万能的,5)隧道线路标高选择不合理,6)工程建设中存在4大不合理。针对这些问题提出解决建议:1)一般情况下,水底公路隧道盾构直径不宜超过12 m;2)增设二次模筑混凝土衬砌,形成复合衬砌结构;3)取消护盾式TBM,提倡采用开敞式TBM;4)盾构选型时,应同时考虑比选泥水盾构、土压盾构和开敞式无刀盘盾构;5)避开在岩层交界面上选线;6)工程建设一定要坚持科学发展观。为盾构、掘进机隧道的设计和施工提出新思路,包括:1)无刀盘的开敞式网格盾构,2)压缩混凝土衬砌,3)TBM导洞超前再钻爆法扩挖,4)风井始发盾构。最后,指出大直径盾构不是发展方向,长距离掘进(2 km)时,深埋盾构施工才是发展方向;并提出琼州海峡隧道采用盾构法施工(深埋优于浅埋),渤海湾海峡海底隧道采用直径为10 m的TBM+钻爆法施工,台湾海峡隧道采用深埋方案开敞式TBM+钻爆法施工的想法。     

关于地铁盾构隧道几个问题的探讨

结合我国城市地铁盾构隧道设计与施工的相关情况,就目前我国地铁盾构隧道规划与管片设计、盾构始发与到达安全、盾构施工难度较大的软硬岩地层的掘进以及合理降低盾构隧道造价的有效途径等一些可能会影响我国盾构建筑市场发展的问题进行分析,并提出了一些建议和观点,以供参考与探讨。     

盾构及TBM设备监造的实践与探索

 盾构及TBM国产化、产业化的进程在不断加速，使用单位都希望通过监造来提高设备的制造质量，由于建筑行业自身流动性大的特点，监造工作的管理和队伍的建设还不能与此和谐。借鉴水利水电行业设备监造的一些规范和经验，从各项内容的工作范围、工作方法、工作要点和工程实例等方面，系统地讨论了盾构及TBM监造工作的程序及内容，以期推动盾构及TBM监造工作质量的提高。     

成都地铁盾构选型设计及实用性比较

成都地铁1号线和2号线一期,均用"国外盾构"完成隧道施工。面对成都隧道地质的复杂性、特别是盾构施工大面积富水砂卵石地层的世界难题,同时因"国外盾构"在地铁1号线和2号线使用中存在适应性不足及难以改进,在充分汲收实践经验的基础上,决定设计制造国产化的"中铁盾构"。重点有针对性地对盾构主驱动及刀盘设计、开口率、渣土改良、螺旋输送机系统等进行优化设计研究。通过与"国外盾构"历时2年的对比实践验证,"中铁盾构"能够在全断面富水砂卵石地层长距离持续掘进,安全优质、高效可控,具有更强的适应性和更高的可靠性。     

盾构法越江道路隧道建设关键技术

通过对上海建设的多条大直径盾构越江隧道进行总结分析,确定盾构法越江道路隧道建设管理需遵循功能性、安全性等总体原则,提出盾构法越江道路隧道的盾构工作井、圆隧道横断面选型与设计参数、盾构隧道防水等设计关键技术,介绍盾构选型及开挖面平衡技术、壁后注浆技术、盾构进出洞施工、监控量测等施工技术,分析盾构隧道防水技术、防火内衬及风塔合建等防火与通风存在问题与改进措施,以期为今后同类工程建设提供借鉴。     

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。     

超大直径盾构小半径转弯技术研究

以上海市北横通道的具体工程实施为背景,从设计与施工两方面对超大直径小半径曲线盾构隧道的相关技术进行研究,解决小半径曲线盾构隧道中所出现的技术难题。     

几种土压平衡盾构在功能配置及使用上的区别

结合用于广州地铁施工的德国海瑞克盾构与日本的小松、三菱盾构的实际设备功能配置及使用情况,从设计理念、功能配置、参数选择等方面进行论述,旨在为盾构隧道的盾构选型及盾构掘进提供参考。     

我国盾构产业跃居世界前列

日前,从中国工程机械工业协会掘进机械分会成立大会暨"中国掘进机械发展论坛"上获悉,随着我国城市轨道交通、铁路、水利等建设事业的高速发展,作为隧道以及非开挖施工主要装备的掘进机械发展迅猛,全断面隧道掘进机(盾构)的产量和市场规模均处于世界领先行列。经过近10年的发展,我国目前盾构制造企业已经近40家,国内盾构每年生产销售80至100台,销售额约80亿元。盾构作为城市轨道交通、水利工程、公路铁路等领域隧道施工的关键设备,市场需求巨大。首先,我国城市地铁建设方兴未艾,在2011年至2020年,地铁隧道盾构施工市场需求约为500台;其次,水底隧道、高速公路、市政建设使用盾构潜力巨大。总体来看,未来5至10     

孟加拉卡纳普里河水下隧道大直径泥水盾构钢套筒始发关键技术研究

孟加拉卡纳普里河水下隧道工程具有近海域、大潮差、大坡度、大直径、穿越富水粉细砂地层等特点,盾构始发涌水、涌砂风险 极高。为有效减小盾构始发穿越富水砂层的突涌问题,采用大直径气垫式泥水加压平衡盾构设备,从加固松软地层、切断地下水来 源和减轻突涌后果3 方面入手,提出三重管旋喷桩加固技术、降水技术和大直径钢套筒始发技术。大直径钢套筒始发技术包括大 直径钢套筒及支撑体系设计与安装技术、大型钢套筒及反力架变形监测技术、钢套筒内始发泥水建仓技术。钢套筒密封代替常规 帘布橡胶洞门密封装置,变局部密封为整体密封,大幅度降低了盾构进入富水粉细砂层时洞门涌水、涌砂的风险,提高了盾构始发 的安全性。     

超高水压越江海长大盾构隧道工程安全

随着中国交通建设和城市建设的迅猛发展,越江跨海盾构隧道工程大量增加,而且工程规模(隧道的直径和长度等)和水压条件也在增加。现阶段,仍未明确定义高水压,但一般以0.5 MPa作为高水压的分界线。近期,中国在长江、黄河以及珠江等所建设的高铁、公路以及地铁等盾构隧道工程水压均超过了0.5 MPa,正在筹划建设的琼州海峡隧道等水压更大,将高达2.0 MPa,面临巨大挑战。为此,国家决定针对超高水压(2.0 MPa)越江海长大盾构隧道工程安全问题展开“九七三”计划基础研究。研究采用理论分析、物理试验(室内、室外试验和模型试验)、数值模拟分析和监控测量等多种手段,针对其中涉及的多元、多相和多场耦合物理本质,对高水压水土与结构静动相互作用机理、盾构掘进中的动静力学机理、隧道结构特性及防水特性动态演化机理等核心问题进行深入系统的基础研究,提出了高水压下考虑渗流条件下的水土荷载计算理论和深水盾构隧道地震分析方法,建立了“机-土”动态作用力学模型,提出了盾构姿态、刀具磨损、开挖面稳定和高压成膜及闭气控制方法,提出了高水压大直径盾构隧道衬砌结构设计理论和高水压盾构隧道接缝长期防水安全与监控技术,最终形成超高水压越江海长大盾构隧道工程安全控制理论体系。为确保超高水压越江海长大盾构隧道工程安全提供设计理论依据,为实现大直径泥水盾构在超高水压等复杂条件下安全长距离施工提供理论支持。     

接收车站封闭条件下盾构拆机解体技术探析

为了解决盾构接收井封闭条件下,不能利用接收井正常拆机,只能将盾构解体后从隧道内倒运回始发井的问题,以天津地铁6号线项目6 390 mm开挖直径土压平衡盾构为例,通过设计一套包括刀盘、前体、中体和盾尾在内的盾构主机分割解体方案,有效地解决了盾构主机无法通过隧道内运输的难题。通过这个设计方式,希望对盾构施工过程中存在类似问题的项目提供一些盾构解体分割方案上的参考和借鉴。