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。     

全球超大直径隧道掘进机数据统计

正自1994年全球第1台超大直径盾构(φ14. 14 m)在日本东京湾横断道路隧道工程中得到应用,经过近27年的发展,超大直径隧道掘进机得到越来越多的重视与应用。截至2020年5月底,全球超大直径隧道掘进机数据统计见表1。1994—2020年采用超大直径隧道掘进机施工的隧道工程数量统计如图1所示,2017年工程数量达到6处,2020年再创新高,达到14处。     

香港屯门-赤鱲角工程全球最大直径盾构已开始掘进

<正>香港屯门-赤鱲角的连接线隧道工程已经开始掘进,工程使用了一台直径达17.6 m的盾构,该盾构的直径超过了西雅图SR99工程中直径17.45 m的Bertha号,成为目前世界上直径最大的盾构。屯门-赤鱲角连接线是珠江三角洲(香港-珠海-澳门)与扩展其道路交通连接工程项目的一部分,这条4.2 km长的隧道将连接靠近赤鱲角国际机场的香港过境设施交通中心和位于九龙的香港北部,为1条双向4车道海底公路隧道,北起屯门西南     

京沈客专望京隧道双向贯通

正2018年8月28日,随着直径10. 9 m的"共青团号"盾构刀盘破土而出,由中铁隧道局承建的京沈客专全线698 km中唯一的盾构隧道、唯一一个双洞单线隧道——望京隧道顺利贯通。望京隧道的贯通意味着京沈客专建设进入最后冲刺阶段,为全线通车做出了有力保障。望京隧道全长8 km,是京沈高铁全线唯一的双洞单线盾构隧道,同时也是国内城市高铁首条大直径盾构隧道。隧道整个工程     

大直径盾构近穿及下穿对填土桩基础扰动效应分析

为研究大直径盾构隧道近穿及下穿对填土地基中桩基的扰动影响,依托某大直径盾构隧道工程,结合FLAC~(3D)数值软件,对大直径盾构隧道近穿及下穿对桩基础的位移特征及承载力特性进行模拟分析。分析结果表明:盾构近穿及下穿过程中,对桩基础的位移及沉降存在扰动影响,其中盾构到达前10 m和通过后12 m范围,对桩基沉降影响较大,盾构近穿桩基时,桩基沉降速率较大,盾构下穿桩基时,盾构靠近桩基前20 m,桩基沉降速率变大,通过桩基后,桩基沉降趋于平缓。随着盾构的掘进,桩基靠近隧道处侧摩擦阻力波动较大,且隧道正上方的桩侧负摩阻力增大,易导致建筑物沉降。     

日本开发小型盾构常压机械换刀技术

正盾构长距离施工时常常伴随着刀具磨损,近年来不少大直径盾构隧道都配备了常压换刀装置。然而,这些装置并不适用于外径3 m左右的小直径盾构。日本大成建设和日立造船共同开发了机械式换刀技术——THESEUS(Taisei-Hitz Easy and Speedy bit Exchange Unit Systems)工法,实现小盾构的机械式常压换刀。THESEUS工法该工法从盾构内部通过可动式人闸和滑移式换刀装置完成换刀,无需设置换刀井,因此对周边环境影响小,具有更高的安全性和施工效率。     

意大利Sparvo隧道超大断面盾构施工关键技术

意大利Sparvo隧道采用直径为1555 m、开挖断面达到15615 m的土压平衡盾构进行掘进施工,是当时世界上最大直径的盾构法隧道工程之一,其施工风险高、技术难度大为业界所公认。扼要介绍意大利Sparvo隧道工程所采用的一些关键技术： 1）盾构装备的选型; 2）衬砌管片的设计与生产,包括混凝土配合比设计、配筋设计与调整、管片接头、管片止水带以及管片预制厂情况; 3）超大断面盾构隧道掘进施工关键技术,包括土体改良、易燃易爆混合气体的对策和盾构原地掉头。这些技术较好地解决了该隧道施工中出现的诸多难题,可为今后同类工程提供借鉴与参考。     

穿越国境线 中俄东线隧道管道安装新技术填补中国空白

正2018年7月11日3时30分,由中国石油管道局有限公司承建的中俄东线天然气管道工程——首条黑龙江盾构隧道管道安装工程,顺利穿越国境线,全长1 127 m的管道安全平稳到达俄罗斯境内接收井。该工程是我国引进境外油气资源所建设的最大口径、最高钢级、最大输送压力的管道工程。以往,盾构隧道管道安装是在隧道内采用管道组对焊接的方式;此次管道安装工程按照设计要求,隧道的直径为2.44 m,管道的口径为1.42 m,管道进入隧道左右的     

南京地铁过江隧道总体设计与施工

以南京地铁3、10号线过长江隧道为背景,针对其距离长、风险高、施工难度大等特点,在国内地铁行业首次提出采用单洞双线大直径盾构隧道的断面形式。分别从设计与施工难点及采取的措施出发,通过工程类比、仿真计算、现场试验等研究手段,确立了11.2 m外径的单管双线三层内部结构的地铁过江大直径盾构隧道横断面,解决了地铁大直径盾构隧道衬砌环分块形式,提出了利用隧道顶部富裕空间的纵向通风模式。实践证明,在直径为10～12 m类大直径盾构隧道的常压换刀的应用中是可行的、安全的。研究成果可为城市大断面越江地铁盾构隧道工程提供借鉴。     

香港屯门—赤蜡角海底隧道工程将使用世界最大直径盾构掘进

<正>香港屯门—赤蜡角长4.2 km海底公路隧道工程将使用盾构,其直径将超过美国西雅图SR99工程中使用的Bertha号盾构,将再次打破盾构直径记录。这台混合盾构直径为17.6 m,由海瑞克公司制造,该盾构将在2015年投入使用,同时这台盾构也使世界上直径超过14 m的盾构数量超过了30台。2013年9月,承包方曾透露将在工程中使用直径14 m左右的盾构,如今选用的盾构直径达到了17.6 m,承包方与盾构生产商     

国内最大直径泥水平衡盾构在郑州下线 水平世界一流

正2018年9月29日,由中铁工程装备集团有限公司、中铁隧道局集团有限公司、盾构及掘进技术国家重点实验室联合研制的国内最大直径泥水平衡盾构在郑州下线。此次下线的盾构专为深圳市春风隧道工程量身定制,直径15. 8 m、全长135 m、质量达4 800 t。春风隧道工程开创深圳盾构施工机动车隧道之先河,同时也是深圳市首条"单洞双层"构造的机动车隧道。春风隧道工程地质条件复杂,盾构掘进区间将穿越深圳地铁9号线、布吉河、深圳火车站、深圳海关大楼等众多风险源,以及花     

超大直径盾构再添新成员 “妈湾号”下线

正2021年1月18日,由中铁工程装备集团有限公司研制的超大直径(15.53 m)泥水平衡盾构"妈湾号"成功下线。该设备将应用于目前国内最大直径盾构法施工的海底公路隧道——深圳妈湾跨海通道,这也是继"春风号""中铁306号"成功研制后,中铁装备不断创新引领大直径盾构发展的又一里程碑。     

沪崇越江通道创两项之最

上海经长兴岛至崇明县的重大越江工程拟用南隧北桥方案，隧道穿越南港水域长9km，是目前国内最长的江底隧道。隧道采用盾构法施工，盾构直径为15．2m，也是世界上最大直径的盾构。     

我国首条采用大直径泥水盾构施工的地下电气化铁路隧道建设取得突破进展

北京地下直径线工程是我国第一条采用大直径泥水盾构施工的地下电气化铁路隧道,是承启北京站与北京西站的重要地下工程,地处北京市中心区,呈东西走向,线路全长9 151 m,其中隧道长7 230 m。中铁隧道集团承建了该线包括5 175 m盾构隧道施工在内的6 230 m隧道施工任务。     

我国内河最大沉管隧道通车

正经过3年多的紧张建设,我国内河最大的沉管隧道——主线全长2 650 m的南昌红谷隧道于2017年7月7日通车运行。最快只需3 min,即可驱车穿越江西省最大的河流。为有效缓解交通压力,隧道两岸设置多个进出口与区域路网衔接。南昌市政公用集团红谷隧道项目副经理万超介绍:"因老城区相关市政道路未完善,先开通红谷滩新区的全部出入口,东岸(老城区)先行开放中山西路1对出入口和朝阳洲中路1个出口共3     

佛莞城际铁路狮子洋隧道设计综述

在建的佛莞城际铁路狮子洋隧道是第2条下穿珠江口狮子洋海域的盾构隧道,具有大直径(13.1 m)、高水压(最大水压0.78MPa)、地质条件复杂(全断面土岩复合地层、穿越3处破碎带和2处水下断层)、独头掘进距离长(长4.9 km)、行车速度高(时速200 km/h)等显著特点。本文以该隧道工程为背景,采用工程类比、资料调研、经验总结等方法,通过对工程总体设计及关键技术的阐述,解决了基岩地层水下盾构隧道合理埋深选择、管片环向错台控制、高水压管片接缝防水、循环荷载下基底软弱地层沉降控制、内部结构同步施工等技术问题,提出了铁路盾构隧道管片双掺钢纤维及聚丙烯纤维以提高耐火性的方法,同时对复合地层(尤其是破碎地层)盾构选型、高水压条件下开舱技术进行了探讨。     

“万里黄河第一隧”开建 国内在建最大直径公轨合建盾构隧道

<正>2019年9月20日,被誉为"万里黄河第一隧"的济南黄河隧道工程正式盾构掘进,隧道开挖直径15.76m,为目前国内在建的最大直径公轨合建盾构隧道。该工程位于济南城市中轴线上,北连鹊山、济北次中心,南接济泺路,隧道全长4760m,其中盾构段长2519.2m,管片外径15.2m,内径13.9 m。隧道设计为双管双层,上层为双向6车道公路,下层为城市轨道交通预留。     

国内首条8度地震区超大直径海底隧道盾构下线

正2017年8月7日,国内首条8度地震区超大直径海底隧道盾构在广州下线,该台盾构将应用于汕头海湾隧道工程,标志着该工程即将进入最核心、最关键的海域段隧道施工。该台盾构直径达15 m,相当于5层楼高,全长130 m,总质量4 650 t,由上万个零部件组成,堪称国内目前"高、精、尖"的隧道施工机械。汕头海湾隧道工程是国内第一条建在8度地震烈度区的超大直径海底盾构公路隧道,隧址范围内下伏大量强度高的孤石和长     

苏埃通道工程

苏埃通道工程路线全长6 680 m,隧道长5 300 m,按Ⅰ级公路技术标准设计,兼具城市道路功能,双向6车道,设计行车速度为60 km/h。苏埃通道工程是我国首座位于8度地震烈度区的超大直径海底盾构隧道,也是国内首条采用超大直径盾构穿越复杂地层的海底隧道,工程综合难度和风险在目前我国同类型工程中最高,具有大、浅、高、强、险等特点和难点。采取开展超大断面盾构隧道的地震物理模型试验研究、对盾构进行创新性设计、对海域球状风化体（孤石）进行提前探测等应对措施。工程于2016年4月开工,计划2020年3月30日建成通车。     

直径19m单管改为10.3m双管隧道 俄罗斯圣彼得堡Orlovsky隧道建设重启

正近日,俄罗斯方宣布,计划重启Orlovsky公路隧道项目的建设,但将直径19 m单管盾构隧道方案改为采用直径10.3 m的双管隧道方案。工程启停始末2008年,圣彼得堡投资潮时,圣彼得堡政府批准了下穿涅瓦河的双层6车道Orlovsky隧道,隧道全长约1 km,并计划采用直径19 m的海瑞克盾构掘进。2010年,项目签署了投资协议书,该项目最初估价477亿卢布。2011年,随着评估的深入,该项目造价不断上升并超过了800亿