硬岩掘进机（TBM）在我国隧道施工市场的推广应用

TBM是目前长大隧道施工最先进的大型工厂化成套设备,具有安全、快速、环保等诸多优势,在发达国家已经成为隧道施工的首选设备,但在我国却一直无法大范围推广应用,对于提升我国隧道施工技术水平极为不利。透过TBM在我国的应用现状,分析存在的问题,探讨其未能大范围推广应用的原因,探索出推广应用TBM法施工的措施,并提出正确对待TBM的适用范围、合理降低设备成本、科学筹划工期、编制合理的工程造价等建议。     

中天山隧道TBM施工机械台班维护费研究

为解决再制造TBM隧道施工机械台班维护费随工作台班数变化的成本支出控制问题,为相关企业的造价管理提供理论支撑,通过对西康秦岭隧道TB880E型全断面岩石掘进机施工现场统计的维护费数据进行分析,建立维护费和TBM台班数的数学关系模型,提炼出TBM维护费随台班数的发展函数关系式,验证中考虑到TBM停滞期间发生费用和局部再制造费用对工作台班数的影响,最后以中天山隧道等项目的TBM维护费支出情况来验证理论的正确性。得出： TBM隧道施工机械台班维护费和工作台班数存在一定的函数关系; 研究思路和成果可为今后类似隧道工程在前期概算编制、成本控制等方面提供参考,为铁路行业的管理者在今后制定相关TBM隧道施工企业定额、项目精细化管理提供借鉴。     

仰拱台车施工技术在大伙房输水工程TBM2标的研究与应用

为解决辽宁省大伙房水库输水一期工程二次衬砌施工进度与TBM快速掘进相匹配这一问题,降低TBM工厂化作业施工成本,通过对TBM施工配套仰拱台车施工方案与仰拱预制块施工方案的对比论证,最终选择了与传统施工工艺所不同的仰拱台车施工方法,确定了现浇仰拱施工组织形式及施工工艺的研究、仰拱模板台车及其它配套机具的研发、洞内施工运输组织的优化以及现浇仰拱混凝土施工质量控制等关键性问题。仰拱台车制造成功后,通过试验段的检验,先后解决了仰拱台车及配套机械的流水线作业、台车整体上浮、长距离单线运输、冬季混凝土施工质量控制及渗漏水段衬砌施工质量控制等问题,实现了TBM开挖仰拱衬砌施工的高效快速、降低了TBM工厂化作业的施工成本。     

节理密集带地质硬岩TBM刀盘损坏形式及对策

为解决硬岩TBM在硬岩节理密集带地质段施工时,刀盘刀具损坏严重、施工效率低下、施工成本增加问题,针对中天山铁路工程硬岩TBM节理密集段现场施工情况,分析刀盘刀具的主要损坏形式及主要原因,并采取相应的改进措施,使硬岩TBM在节理密集带地质段掘进顺利进行,保证了施工进度,降低了施工成本,对类似工程具有一定的借鉴作用。     

TBM隧道施工SPS（持续、均衡、快速）作业法研究及应用

TBM法隧道施工技术在我国已经得以大力推广,同时施工的TBM数量已达40余台（套）,有TBM施工业绩的企业近20家。TBM法隧道施工规模的扩大,并未能带动整体施工水平的全面提升,TBM掘进施工速度差异巨大且不均衡已经成为较为显著的问题,导致工期延迟、成本增加,造成巨大的经济和社会效益损失。结合近20年的TBM施工实践,探索并实施SPS作业法,即TBM持续、均衡、快速施工技术,提出“3个基础”“10项措施”实现适宜地质条件下TBM持续、均衡、快速施工;而在恶劣地质条件下,通过完善设备功能与性能、改进施工工艺,提升TBM工程适应性; 从而促进TBM工法科学、可持续发展。     

城市轨道交通隧道双护盾TBM过站施工技术

为解决双护盾TBM 在城市轨道交通隧道施工中频繁过站的问题，以青岛地铁2号线双护盾TBM施工为背景，根据TBM所经车站的具体情况，结合车站施工条件及TBM过站影响，研究并实施了空推和平移2种双护盾TBM过站方式，制订了合理可行的TBM过站方案和关键措施，解决了双护盾TBM 过站多次拆解、组装、调试以及对车站影响的技术难题，为青岛地铁1号线、4号线、8号线采用双护盾TBM施工提供了参考和借鉴。     

极端恶劣地质条件下TBM施工技术与管理探讨

随着TBM法隧道施工规模的扩大,不可避免地面临着诸多恶劣地质条件,如极强岩爆、严重破碎围岩、大变形等,TBM施工安全、进度、成本与投资都会受到极大的影响。针对极端恶劣地质条件下TBM施工技术与管理,结合在建和即将开工项目所面临的恶劣地质以及以往的TBM施工实践,对地质勘察与工程总体筹划、施工技术、施工管理进行研究,提出超前地质预报、及时合理的初期支护、超前处理、合理控制工期与投资、完善适应TBM施工特点的相关规范等建议和措施,以期促进TBM工法科学发展和可持续发展。     

特长隧道“一洞双机”TBM高效掘进关键技术及应用

为降低特长隧道“一洞双机”模式下2台TBM同时施工的相互干扰，实现2台TBM协同、高效、快速施工，以北疆供水二期工程某标段为背景，针对TBM组装洞结构形式、皮带机出渣、有轨运输、隧洞施工排水等方面，基于“独立运行、统一管理”的思路，形成“一洞双机”TBM高效施工关键技术： 1）TBM组装洞结构优化关键技术； 2）双向多级皮带机出渣关键技术； 3）综合互通型有轨运输关键技术； 4）汇流式梯级抽排水关键技术。从应用效果来看，优化后组装洞结构形式合理，满足2台TBM同步组装的需要，并有助于实现皮带机、有轨运输、施工排水等关键技术系统的建立。在掘进施工阶段，各系统运行良好，有效应对了“一洞双机”模式下2台TBM施工干扰大、效率低等问题，实现了2台TBM的长期稳产、高产。     

块状岩体隧道TBM施工时间及成本评估方法研究

TBM在块状岩体隧道施工过程中,易出现因工作面不稳定而导致工期延长、工程造价超支等现象。合理评估块状岩体条件对隧道施工的影响,是确保工程施工方案合理性的基本前提。以合理评估块状岩体隧道TBM施工时间及成本为研究目的,从地质模块、施工模块等方面对基于概率统计学的DAT模型进行了分析研究。基于DAT模型,结合圣哥达基线隧道工程地质数据,对"非块状岩体"、"块状岩体"两种工况下的TBM施工时间及成本进行了对比分析。研究结论表明:(1)块状岩体地层条件与非块状岩体地层条件相比,施工工期与成本大幅增加;(2)块状岩体地层条件对工期的影响要大于对施工成本的影响;(3)基于DAT模型,对隧道施工中影响工程时间及造价的不确定因素进行量化分析,能够为隧道施工风险评估提供依据。     

TBM的掘进性能数值仿真研究

介绍了TBM(隧道掘进机)性能预测模型的研究状况、滚刀的切削力计算模型以及掘进参数的计算方法.编制了TBM掘进性能预测程序,可以对每个滚刀的切削深度、切削槽断面积、切削体积、切削槽形状、切削力、刀盘扭矩、推力、纯掘进速度、不平衡力等参数进行计算.运用预测程序对秦岭隧道TB880E型隧道掘进机性能进行了模拟预测,并与实际施工性能参数进行了验证对比.结果表明,模型的计算精度高,预测结果合理.预测模型可用于优化TBM刀具布置、验算TBM刀盘不平衡力以及预测TBM施工性能参数.     

西秦岭隧道洞外上山皮带设计与应用

在西秦岭隧道TBM第2掘进段的出渣施工中,根据斜井弃渣场距离斜井洞口直线距离短、坡度大、汽车出渣难度大和经济性差的实际情况,设计采用皮带机直接将洞渣输送至山谷弃渣场。从连续皮带机布置形式、传输坡度、皮带宽度选择、驱动电机选择和支架设计等方面进行论述,并对现场具体施工进行总结。通过合理的参数选择并采取"一升一降一拉一提前"的缓坡施工方式,实现了洞外上山皮带机与洞内、斜井连续皮带机的有效结合,弥补了汽车运输的不足,发挥了连续皮带机出渣的优势,取得了良好的施工效果和经济效益。     

非等大断面小净距地铁隧道施工方案分析及优化

为同时满足双线行车和右线停车线扩大断面的功能需要,西安地铁一号线枣园北路站—汉城路站区间采用非等大断面小净距黄土地铁隧道。针对断面不等大、盾构法与新奥法组合施工方案、小净距黄土地铁隧道的特点,进行了左线小断面盾构法、右线大断面双侧壁导坑法或CRD法双线依次先后贯通3种施工方案的数值模拟与比选分析。计算结果表明,与先贯通小洞、后开挖大洞的方案相比较,采用先新奥法贯通大断面隧道、后盾构法掘进小断面隧道的施工方案对围岩扰动较小,能更有利于控制地表变形;双侧壁导坑法较CRD法虽更能充分体现围岩的自承能力,有效发挥初期支护的承载能力,提高二次衬砌的安全储备,但若将先贯通的大断面隧道施工方案由双侧壁导坑法改为CRD法,可在确保工程安全的前提下降低施工成本,并加快施工进度,顺利地完成隧道建设。     

特长引水隧洞洞内横向贯通精度仿真计算和分析

为解决特长引水隧洞洞内带状平面控制网精度难以提高、横向摆动和贯通误差大等问题，结合新疆某特长引水隧洞洞内平面控制测量的实际情况，设计一种混合固定测站和自由测站观测值的隧道洞内平面控制测量新网形。首先，利用计算机模拟仿真的方法生成该平面控制测量网形的模拟观测值，经过相应处理可以估算出隧道洞内横向贯通误差； 然后，按照设计网形对该引水隧洞洞内平面控制网进行实际测量。实测结果表明，采用该网形观测得到的洞内平面控制网，各项精度指标均能满足隧道二等要求，并且根据实测数据估算的洞内横向贯通精度与仿真计算结果较为接近，从而验证了所采用的仿真计算方法用于估算隧道洞内平面控制网精度的可行性和可靠性。     

双侧壁导坑法下大跨度隧道洞口段围岩变形分析

为研究双侧壁导坑法下大跨度隧道洞口段围岩变形情况,依据石人子沟隧道数值计算及现场实测得到的围岩变形数据,从地表沉降、周边收敛等方面对隧道洞口段围岩变形情况进行分析。结果表明:石人子沟隧道先行导洞开挖过程中围岩变形比重较大,占总变形量的50%左右;各导洞开挖是围岩相应部位变形量增加的主因,凸显了过程控制的重要性。     

近接隧道盾构施工的力学影响与施工对策研究

通过对某近接区间隧道盾构施工的数值仿真和计算，研究在平面重叠的隧道施工中，后推进隧道施工对既有线管片的应力重分布影响。对比不同施工顺序导致地表沉降的数值计算值，并结合现场地面沉降观测值，证实了在近接隧道盾构施工中使用数值仿真计算的方法可行，先浅后深的施工工序有利于地表沉降与隧道构件应力控制。     

漫谈矿山法隧道技术第十四讲——隧道涌水及其控制方法

分析制定隧道控制地下水对策的基本观点:既要考虑隧道施工对地下水的影响,也要考虑地下水对隧道施工的影响。指出控制地下水的对策必须符合3个条件:1)确保施工作业安全、顺利地开展;2)不对周边环境产生有害的影响;3)以合理的工费和工期来实现。隧道涌水视其发生位置、涌水量、发生时期、涌水量的历时变化等是各种各样的,应对隧道涌水进行合理分类,以便有的放矢地采取相应的对策。介绍了日本统计的地质构造和涌水现象的分类。涌水处理应达到3个基本目标:1)确保隧道施工在无水的条件下进行,或者是在可以接受的渗漏水条件下进行,或者是在对周边环境"可接受干扰"的条件下进行;2)二次衬砌原则上不承受水压作用,不得已时把水压控制在二次衬砌容许的范围内;3)运营中的隧道洞内不能成为地下水流经的通道,隧道衬砌背后必须形成一个纵横交错的、不易堵塞的、通畅的排水系统。达到上述目标的基本方法是:充分利用和提高围岩的隔水性能,合理地处理好"排"与"堵"的关系。针对涌水处理的3个基本目标,分别介绍了国内外相应的经验和措施。1)一些国家的指南、标准对隧道的涌水量进行了分级,认为涌水量≤2.5 L/(min·m)时基本上可以认为是在无水条件下施工;一般的线状流水、经常涌水可以用自然排水法排水;而针对突发大量涌水,则需要采取特殊的地下水对策予以解决。2)按照二次衬砌是否承受水压,隧道可分为3种情况:1衬砌不承受水压,即所谓的完全排水型隧道;2衬砌承受全部水压,即所谓的非排水型(防水型)隧道;3衬砌背后设置注浆域,分担衬砌承受的水压,衬砌只承受部分容许的水压。从目前的隧道设计实际来看,在山岭隧道中多数采用方案1,在城市隧道中多数采用方案2,在高水压和突发大量涌水的极端情况下采用方案3。介绍了日本、美国的设计经验。3)我国铁路隧道采用把地下水引入隧道,再从洞内两侧边墙附近设置的排水沟排出地下水的做法是值得商榷的;特别是在可能发生冻害的地区,更不可取。在国外,日本、德国、法国等国家的铁路、公路隧道基本上是把中央排水管设置在仰拱内或仰拱下方,而在隧道两侧只留有用于排出流入隧道内的雨水或隧道清洗水的排水沟;因此,建议立项研究取消洞内排水沟,设置中央或两侧脚部排水管的问题。最后指出,实现涌水处理的3个基本目标我们尚需努力,特别是"目标"的定位问题,尚需进行基础性的研究才能解决。在隧道施工中,涌水是不可避免的、客观存在的现象,我们积累的经验非常丰富,但缺乏系统的、认真的总结和归纳。     

盾构隧道施工泥浆处理过程数据计算方法探讨

泥水处理是泥水盾构施工中非常关键的工序。如何在施工前期，甚至在投标阶段，利用地质参数确定泥浆处理系统过程数据，进而测算施工中所发生的费用十分关键。结合武汉长江隧道的泥水处理设备和地质情况，对盾构隧道泥水处理过程数据的计算方法进行探讨。     

隔水帷幕深度对苏州地铁隧道结构影响分析

随着城市地铁周边建设工程项目越来越多,研究邻近地铁的基坑施工对地铁隧道影响具有重要意义。基于苏州地铁1号线某基坑工程,采用FLAC 3D程序,分析研究在既有地铁隧道周边,基坑采用不同的隔水帷幕深度情况下,地下水渗流作用对地铁隧道的影响。数值模拟中考虑在2种不同的隔水帷幕深度时,基坑降水后隧道的位移场以及隧道管片应力。研究结果表明:1)增长隔水帷幕深度有利于控制隧道周围孔隙水压力降低,有利于减小隧道结构变形。2)随着隔水帷幕深度增加,减小了基坑降水引起隧道结构应力的降低。     

城市地下综合管廊工程造价控制要点分析

我国大中城市地下综合管廊随城市建设发展迅猛,其可容纳多种市政管线,有效利用地下空间资源,对于整体保障城市安全、促进城市集约高效发展具有重要意义。综合管廊工程专业个性强、涉及范围广、建设工期长、投资金额大,科学合理的造价控制措施有助于管廊工程投资控制、项目管理顺利推进。本文从综合管廊工程造价组成角度分析其主要影响因素和控制措施,以期对综合管廊工程造价的有效控制提供助益。