主驱动双速减速机在高黎贡山隧道再制造TBM中的施工应用

高黎贡山隧道出口段采用2台敞开式TBM分别在主洞和平导洞施工,由于地质条件复杂,TBM经常遇到刀盘脱困转矩不足导致设备卡机的情况。为提高刀盘驱动系统脱困转矩,满足TBM在破碎围岩条件下掘进的需要,对彩云1号TBM主驱动系统安装双速减速机的技术改造进行研究。双速减速机安装在TBM主电机和减速机之间,高、低速模式下减速比分别为1.00和1.47,可通过手柄直接进行模式切换,具有切换方便的特点;在低速模式下,可将设备脱困转矩由6150k N·m提升至9225k N·m。经现场验证:在TBM脱困使用低速挡掘进时,设备可在7000k N·m转矩下持续掘进,说明在TBM上安装双速减速机可大大提高敞开式TBM在软弱破碎围岩地质条件下的脱困能力。     

我国自主研制的φ8.03m敞开式TBM下线

<正>2015年1月26日,依托国家"863,973"计划自主研制的"φ8.03 m全断面岩石隧道掘进机"在郑州下线。该设备的成功研制是我国高端装备制造领域的一项重大技术进步,标志着我国岩石隧道掘进机(TBM)技术已跻身世界第一方阵,这将大大提升我国山岭隧道施工自动化、现代化水平。在我国,习惯上将用于软土地层的隧道掘进机称为盾构,将用于岩石地层的隧道掘进机称为TBM。长期以来,我国TBM完全依赖进口,核心技术受制于国外制造商。中铁工程装备集团联合多所高校成立专项课题组,历时24个月,成功研制出φ8.03 m的敞开式TBM。TBM的成功研制,可为     

敞开式TBM在重庆轨道交通6号线的应用分析

为了使敞开式TBM在城市轨道交通中能正常使用,以重庆轨道交通6号线一期工程为例,在TBM设计阶段,对TBM的刀盘刀具、主轴承、支护、皮带机等系统进行针对性设计;在TBM掘进施工阶段,探讨分析喷射混凝土、皮带机系统、出碴系统、垂直运输系统、刀盘刀具系统及隧道施工与车站施工互相干扰的问题,并提出相应的处理措施。实践证明,通过所采用的方法和应对措施,能够提高敞开式TBM在岩性地质中的适应性。     

复杂地质铁路隧道敞开式TBM施工挑战及思考

为降低复杂地质条件下敞开式TBM施工极易发生的工期延误、成本大幅增加、环保事故等风险,以高黎贡山隧道敞开式TBM施工为背景,结合铁路隧道定额体系和规范标准,针对施工过程中遭遇的卡机、初期支护背后脱空、开挖断面不足、隧道清渣排水困难、弃渣松散系数选择不准、掘进指标不合理以及污水处理能力不足等影响较大的问题,从地质、设计和施工方面进行分析思考,提出以下建议:1)完善TBM法隧道地质勘察具体要求,明确地质特性,提高TBM设备设计针对性;2)结合TBM施工特点,优化围岩分级修正项,设置合理预留变形量、增强隧道断面尺寸、支护参数的适应性;3)弃渣松散系数合理范围为1.5～1.9,复杂地质隧道敞开式TBM施工进度指标结合高黎贡山隧道的TBM利用率14.66%考虑;4)污水处理综合考虑多种因素,保护生态环境;5)规范标准与定额体系相结合,及时调整完善,提高概算与进度、成本的匹配性。     

软弱地层敞开式TBM超前注浆加固技术研究

为实现敞开式TBM施工过程中隧道围岩的机械化超前加固,降低软弱破碎地层中的隧洞塌方和TBM卡机风险,在传统敞开式TBM的基础上,引入超前钻注一体化装备,并建立配套的TBM超前加固技术。同时,为明确敞开式TBM钻注一体机超前加固效果,以阿勒泰某引水隧洞为背景,采用midas对加固前后敞开式TBM在2个特征循环段中的盾顶压应力及围岩变形情况进行分析,并结合实测数据对比研究超前加固技术的可靠性。结果表明:1)采用超前加固措施效果明显,同一位置处的盾顶压应力降幅达10%～90%; 2)实测钢护盾顶部压应力同加固后的数值计算结果变化趋势基本一致,数值差异量控制在20%内,计算结果可靠性较高; 3)采用钻注一体机进行超前注浆加固,能够满足岩体加固的要求,可提高施工效率。     

中铁隧道集团二处TBM掘进破万米

日前,由中铁隧道集团二处掘进机一公司负责施工的兰渝铁路西秦岭隧道出口TBM刀盘运转4 258.1 h、完成掘进10 003.9m,创造了刀盘直径10 m以上TBM掘进破万米、平均2.35 m/h 2项国内新纪录。这是继该TBM掘进机创造2项世界纪录、5项国内纪录后取得的又一重大突破。自2010年1月TBM掘进机起运以来,掘进机一公司以TBM掘进为主线,紧盯TBM维修保养、机车整合编组、长距离有轨运输、皮带七次转载等关键环节,先后克服了TBM超宽超高超重、运输线路长等诸多难题,实现了日掘进42.69 m、周掘进235 m、月掘进841.8 m、掘进破万米、平均2.35 m/h、连续皮带出砟及同步衬砌等多项国内纪录及世界纪录。     

国产首台大直径全断面硬岩隧道掘进机下线

<正>2014年12月27日,我国首台拥有自主知识产权的国产首台大直径全断面硬岩隧道掘进机(敞开式TBM)在湖南长沙顺利下线。该掘进机的成功研制打破了国外长期垄断的局面,标志着我国在大型高端装备制造领域已取得了重大突破。大直径全断面硬岩隧道掘进机常用于长大硬岩隧道施工,被称为工程机械的"航空母舰"和"掘进机之王"。此前,国内的TBM全部依赖进口。设计制造单位结合试验工程地质条件开展关键技术研究和科技攻关,突破了大直径TBM多系统协调技术,大功     

TBM清渣机器人机构及其轨迹规划方法研究

隧道底部清渣是TBM施工中钢拱架立拱前的必备环节,针对敞开式TBM智能化、自动化施工需求,为实现隧道底部积渣的高效清理,开发一种新型清渣机器人机构。首先,对其结构及工作原理进行阐述;然后,以清渣机器人铲斗臂为例进行运动学分析及工作空间计算;最后,基于多项式插值和梯形曲线提出一种混合轨迹规划方法。仿真分析结果表明:所设计的清渣机器人参数合理,工作空间能够满足施工作业需求,可作为敞开式TBM施工过程中隧道底部积渣清理的有效解决方案。     

大直径敞开式TBM洞内无损拆机技术

针对目前国内山岭隧道内大直径敞开式TBM洞内拆机条件简陋、拆机复杂、拆机危险性较高等隧道施工单位面临的普遍性难题,以兰渝铁路西秦岭隧道工程XSQLS2标采用的Robbins TBM335洞内无损拆机方法为例,重点介绍TBM在山岭隧道内拆机的前期准备、后配套和主机重点部位拆除方法和经验教训。通过总结本次拆机的经验,得出以下结论： 1）做好周密拆机计划是大直径TBM洞内成功拆机的重要前提; 2）特殊拆机工具（如主轴承拉伸螺栓拆除工具液压拉伸器）要提前准备,并做好相关配件的储备防止相关配件损坏影响拆机进度; 3）重点部位的拆卸一定要按照经过专家审批的拆机方案严格执行; 4）拆机过程一定要做好安全工作。     

关于高原铁路某隧道敞开式TBM开挖直径的探讨

为探讨高原铁路某隧道不良地质条件下敞开式TBM开挖直径是否适应的问题,结合已建、在建工程存在的问题及施工数据,分析TBM法隧道初期支护变形侵限的原因,且通过对比分析工程地质数据、衬砌参数,认为不良地质条件下TBM护盾收缩及初期支护体系形成支护能力周期长是造成初期支护侵限的主要原因。预测当TBM开挖直径为10.2 m时,该高原铁路隧道TBM段Ⅲ级围岩中等及以上岩爆段、Ⅳ级围岩（节理密集带）、Ⅴ级围岩（蚀变岩）存在初期支护侵限的风险。提出如下建议： 1）设计TBM开挖直径时考虑护盾收缩量; 2）在强烈岩爆段、节理密集带、蚀变岩等情况下,采用钢管片施作初期支护以提供临时支撑,缩短支护能力形成周期,并将TBM开挖直径适当增大为钢管片安装预留空间。     

敞开式TBM通过地铁车站中板实时监测及反馈技术

考虑到TBM自身荷载大,TBM中板过站时可能对地铁车站结构造成变形,影响结构的稳定性,为积累TBM中板过站的经验,以重庆地铁敞开式TBM通过大龙山车站中板为例,通过对TBM中板过站期间钢支撑轴力、中板挠度、中板(边墙)裂缝实时监测进行研究,得出以下结论:1)TBM机头在监测断面时,车站结构变形和受力最大;2)TBM机头对中板的主要作用为垂直压力,支撑靴对中板的主要作用为侧向压力;3)TBM通过中板时,中板下翻梁可以起到传递TBM压力的作用。通过实时监测指导了TBM过站施工,降低了TBM过站安全风险,确保了结构的安全稳定。     

川藏铁路TBM隧道建设挑战及装备创新设计探讨

川藏铁路具有显著的地形高差、强烈的板块活动、频发的山地灾害、脆弱的生态环境、严重的高寒缺氧等特征,是目前国内外最具有挑战性的铁路工程。为充分应对川藏铁路隧道建设过程中将面临的长大隧道多、地应力高、活动断层频繁等重大挑战,详细阐述各类复杂工况下采用TBM施工所面临的相应挑战。系统分析川藏铁路TBM创新设计理念及特点,从高原高寒、长距离硬岩掘进、岩爆、断层破碎带、大变形、突泥涌水、高岩温等方面进行TBM针对性创新设计分析,并提出:1)超前地质探测和处理是用于川藏铁路隧道TBM施工风险控制的主要手段;2)对于以岩爆为主的隧道,创新设计"双护盾+锚喷支护"的双护盾TBM或双支护TBM显得尤为重要;3)对于以大变形为主的隧道,宜首选双结构的敞开式TBM或进行其他结构方面的创新设计。     

国内首台双护盾硬岩隧道掘进机进驻青岛地铁2号线

<正>2014年1月3日,国内首台DSUC型双护盾硬岩隧道掘进机(Double Shield Universal Compact TBM,简称DSUC TBM)进驻青岛地铁2号线海安路站施工区段,该TBM掘进机根据青岛地下岩层特点进行了针对性设计。在香港东路与海安路交叉口附近的地铁2号线海安路段施工点,这台双护盾硬岩隧道掘进机正在进行设备安装,直径为6.3 m,质量为850 t,组装完毕后,总长度为     

基于主成分分析与BP神经网络的TBM围岩可掘性分级实时识别方法研究

TBM 围岩可掘性等级实时在线识别和预警对TBM 安全高效以及智能化掘进意义重大,基于新疆EH 隧洞工程直径为7. 0 m 的敞开式TBM 实际掘进数据与地质数据, 通过TBM 掘进性能与施工风险的特征参数指标对围岩进行可掘性分级。在对不同围岩 下区分度较好的掘进参数进行主成分分析之后,获得表征围岩可掘性等级的2 个主成分指标,并在此基础上构建BP 神经网络对围 岩可掘性等级进行识别。同时,为提高模型响应速度,设计了一个MATLAB 程序,从而获得了实用性较强的围岩可掘性等级实时识 别方法。     

引洮工程单护盾TBM掘进创全国纪录

前不久,引洮供水一期工程总干渠创造了单护盾TBM月进尺突破1 718.6 m的全国新纪录。这是中铁隧道股份公司继9月份月掘进1 582 m后取得的又一突破。引洮供水一期工程总干渠7#隧洞工程全长17 286 m,周边地质复杂、施工组织困难,在国内首次采用单护盾TBM施工,没有任何经验可借鉴。TBM穿越洮河流域与渭河流域,最大埋深368 m,是引洮总干渠控制工程。为保证TBM正常推进,项目部深入做好     

敞开式TBM安全快速通过隧洞强岩爆地层施工技术——以引汉济渭工程秦岭隧洞岭南TBM施工段为例

岩爆为深埋隧洞施工的主要灾害之一,为有效解决敞开式TBM在强岩爆地层施工中安全风险高、效率低这一核心问题,依托引汉济渭工程秦岭隧洞岭南TBM段在岩爆防治措施上的多年实践与研究,形成具有针对性的强岩爆防治技术体系。研究结果表明： 1）引进微震监测岩爆超前预测系统后,通过监测实施过程中数据的不断分析与修正,能大致推断出掌子面前方约15 m范围内围岩可能出现的岩爆等级; 2）采取合理的超前钻孔应力释放预处理措施,可以降低围岩出露TBM护盾后岩爆发生的规模与频率; 3）通过对治理工艺进行优化,可实现高岩爆风险区围岩的快速封闭; 4）采用合理的支护材料,能有效防止滞后性强岩爆对初期支护体系的破坏。系统的防治体系有助于强岩爆地层的施工安全管控,也可达到加快施工进度的目的,对类似工程具有一定借鉴意义。     

某隧洞工程TBM不良地质处置探究

为解决某隧洞工程面临的断层破碎带、软弱围岩大变形、塌方、大坡度、涌水突泥、岩爆、高地热等不良地质问题,设计具有电液混合脱困、刀盘扩挖、护盾延长、超前钻机、应急排水、空气冷却装置等功能的敞开式TBM,并在实际应用中增加螺旋清渣机、钢拱架顶升等功能,与拦水坝、超前注浆、管棚支护等施工手段相结合,有效度过最大涌水量达772.57 m3/h的涌水段、232 m的岩爆段、445 m的蚀变段、塌方段、60 m的涌泥涌沙段,最后根据实际应用效果,指出针对性设计存在的不足和需要改进的地方。     

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。     

对盾构(TBM)技术运用及开发的几点认识

分析国内外（尤其是国内）盾构（TBM）技术的发展现状及前景。总结盾构（TBM）技术运用和发展的制约因素。指出要充分认识盾构（TBM）的“四高”特性。重点探讨盾构（TBM）技术研究的若干方向,提出当前盾构（TBM）技术研究的方向： 1）与盾构（TBM）掘进相结合的辅助工法的研究和开发; 2）提高和扩充盾构（TBM）设备的技术性能; 3）降低盾构（TBM）制造及运用成本的技术研究; 4）盾构（TBM）隧道衬砌管片技术研究。给出了盾构（TBM）生产企业生产组织方式的建议。     

大直径硬岩掘进机(TBM)在吉林中部城市引松供水工程四标TBM3的应用

为了研究中铁工程装备集团有限公司自主研制的首台TBM的各项技术特点与工程适应性,结合TBM在引松供水工程总干线四标段的掘进施工情况,分析了TBM掘进地层特点以及主要设计参数。引松供水工程四标段掘进岩层复杂多变,富含大量断层破碎地层以及风化灰岩地层,部分地层岩石强度大且石英含量高,对TBM刀盘及刀具要求极高,TBM刀盘面板采用270 mm厚板设计,且刀座基座直接在刀盘面板上加工而成,刀具按非线性方式布置且刀间距控制在82~90 mm;设计了有效的TBM初期支护系统和材料运输平台,并且搭载了激发极化超前地质预报系统。工程掘进结果表明： 该台TBM刀盘设计可靠性强且能保证高效破岩,创造了最高月进尺1 226 m、日进尺70.8 m的优异成绩,TBM在不良地质下支护高效快速,超前地质探测结果可靠,各系统运行情况良好。