TBM及其施工技术在中国的发展与趋势

自1964年开始,中国TBM设备研制与施工应用已有50余年,回顾总结TBM设备及施工技术的发展历程和趋势,对于认识把握TBM行业现状和未来发展方向有着重要意义。文章首先列举了国际TBM发展的重大事件; 之后分4个阶段梳理国内TBM发展历史,结合具体工程实例描述当时国内TBM研发、引入、施工和制造的历史事实,总结半个世纪来国内TBM行业从无到有所取得的巨大成就; 最后综合分析TBM市场需求、研制环境、施工水平和未来方向,并针对以上不足之处,预测了TBM未来发展趋势,提出一些改进建议。     

三一旋挖钻机工法课堂

本专栏第1讲介绍了旋挖钻机在泥岩地层中钻进的工法知识，内容侧重于如何提高钻进效率、减少钻齿磨损这两方面。很多行业内朋友看到文章后和三一工法研究院取得了联系，纷纷表示采用文章中介绍的工法进行施工收到了很好的效果，但同时也向我们提出了另一个问题：钻机在泥岩地质施工时常常会出现钻具打滑、不进齿的现象，     

三一旋挖钻机工法课堂

第3讲：如何在流砂地层做到高效施工 通常将粗粒（大于0．075mm）含量占50％以上、砾粒含量小于50％、粘粒含量极少、以砂粒为主的土称为砂粒土，矿物成分以石英、长石及云母等原生残余矿物为主，其塑性极低或无塑性。砂类土一般都没有连结，呈单粒结构，透水性强、压缩性低，且压缩过程很快，内摩擦角较大，承载力较高。     

喷浆机器人自适应喷涂路径规划研究

为解决目前喷涂作业过程中环境精确感知难、喷涂效果评价难、喷涂路径规划复杂等问题，针对感知识别与路径规划技术进行研究。由于传统喷浆设备喷涂误差累计及不确定性，造成每环喷涂质量参差不齐及回弹量、剥落量居高不下，采用基于轴线归一法的隧道模型构建和多工序扫描策略，实现隧道环境识别、车体定位和喷涂质量感知，提高喷浆机器人外部环境感知能力； 针对传统喷浆设备对多变复杂异构隧道适应能力差，导致无法灵活调整喷涂轨迹问题，提出多工况感知识别及路径规划策略，研究设计最优喷涂路径规划、减少直喷拱架的连续喷涂路径规划方法，降低喷浆机器人与隧道开挖工法的耦合性。在郭达山隧道、任家沟隧道等项目应用，感知识别断面拱架准确率达93%，定位精度、臂姿解算补偿误差控制在50 mm以内，验收质量合格情况下综合回弹率降低至11.9%。     

三一旋挖钻机工法课堂 第4讲:旋挖钻机施工时钻具打滑如何处理

本专栏第1讲介绍了旋挖钻机在泥岩地层中钻进的工法知识,内容侧重于如何提高钻进效率、减少钻齿磨损这两方面。很多行业内朋友看到文章后和三一工法研究院取得了联系,纷纷表示采用文章中介绍的工法进行施工收到了很好的效果,但同时也向我们提出了另一个问题:钻机在泥岩地质施工时常常会出现钻具打滑、不进齿的现象,大大降低了钻机的工作效率,让人很着急,希望我们能专门讲解如何处理旋挖钻机打滑的工法。应此要求,这一期我们就旋挖钻机施工时钻具打滑的现象做专门的分析,介绍三一工法研究院在这类问题上的     

TBM关键参数智能掘进系统的设计与实践

目前TBM智能掘进系统偏向于定制开发，耦合性较强，造成代码冗余高、复用率低、开发设计门槛高等诸多问题。为解决上述问题，设计了TBM关键参数智能掘进系统技术框架，采用低无代码模式降低开发门槛，通过模块化开发实现了系统较低的耦合度。在此基础上，以算法模型与系统软件分属不同服务的方式，集成来自不同算法开发人员的模型，实现了系统软件与算法模型的快速集成，用于TBM智能掘进过程中关键参数的预测及控制。实践表明，该系统在吉林引松项目TBM施工中应用效果良好，对提升TBM掘进效率具有重要意义。     

TBM掘进参数智能控制系统的研究与应用

目前TBM智能化作业水平较低,无法实现岩体信息实时感知以及掘进参数的智能决策,影响TBM掘进效率,卡机、涌水突泥等安全事故也时有发生。为解决上述问题,研发一套TBM掘进参数智能控制系统,通过分析岩体状态参数与TBM掘进参数的相关关系,采用数据挖掘的方法建立岩机信息感知互馈模型; 在此基础上构建智能决策控制体系,实现掘进参数的预测以及掘进状态评价; 通过手动或自动控制模式对TBM掘进参数进行优化调整,使TBM保持安全高效的掘进状态。该系统软件在引松供水工程TBM施工中应用效果良好,对提高TBM掘进效率和保障施工安全具有重大意义,可为TBM隧道的科学化、智能化施工提供指导。     

隧道智能施工协同管控技术研究与应用

为解决隧道施工过程中外部环境感知、多装备协作和数据资源实时共享等问题，对隧道建造全工序进行研究并构建隧道智能施工协同管控技术。首先，研究智能感知技术，采用三维激光扫描技术实现隧道施工关键工序的环境智能感知，利用隧道掘进装备多源数据采集与存储技术实现多工序下的传感数据统一管理；然后，研究隧道内多机通信与协作技术，设计提出1种AP+Mesh的无线自组网方案，打通隧道内装备间数据交互的信息通道，并结合施工工序提出基于主从架构的多机协作方案；最后，从技术、部署和功能3个维度设计平台架构，实现调度管理、进度管理、风险预警、质量管理和装备管理5大系统功能。经过在渝昆高铁和黄黄高铁的实际应用，表明隧道智能施工协同管控技术可整合“人—机—岩”所有信息资源，实现隧道施工过程外部环境感知、数据采集存储和装备间协作管理；该技术各项功能满足施工需要，平台端施工建议参数或指令可直接下发至具备智能化功能的装备，指导各掘进装备按工序施工。