悬臂掘进机在滇西红层隧道中的应用研究

为解决滇西红层隧道支护变形风险高、单线小断面铁路隧道由于空间受限施工速度慢等问题,结合滇西红层以紫红色泥岩、砂岩为主,节理裂隙较发育,围岩强度适中等工程地质特征,依托大瑞铁路秀岭隧道进口平导,在滇西红层小断面隧道中引入悬臂掘进机施工,通过在适应性、设计参数等方面的深入研究,并与钻爆法在投资、施工进度、安全质量等方面进行对比分析,证明悬臂掘进机在滇西红层地区具有较好的适应性,具备较高的推广应用价值。应用研究结果表明:1)悬臂掘进机适用于围岩强度适中、围岩(较)破碎、节理裂隙(较)发育以及地下水不(弱)发育的隧道;2)悬臂掘进机对滇西红层围岩扰动小,初期支护可取消系统锚杆,并可以加大钢架间距;3)悬臂掘进机在滇西红层隧道施工中进度优势明显,特别对于Ⅳ级围岩,进度较钻爆法提高了近67%;4)悬臂掘进机早期资金投入较钻爆法高,且各级围岩条件下悬臂掘进机开挖单价为钻爆法的4～5倍。     

隧道下穿南明河施工方案比选研究

文章针对贵阳市轨道交通下穿南明河段施工工段,建立有限元数值模型,对比研究了钻爆法和悬臂掘进机铣挖法施工时隧道围岩和隧道结构稳定性的变化;基于数值模拟分析,确定了下穿南明河悬臂掘进机铣挖施工方案,指导了该工程的施工,取得了良好效果。     

新乌鞘岭隧道软岩大变形悬臂掘进机施工控制技术研究

为解决新乌鞘岭隧道8号、9号、10号斜井工区正洞在千枚岩、板岩等软弱破碎岩体前期施工中出现的掌子面频繁溜塌、初期支护开裂、变形扭曲等问题,在对地质预报、监控量测和围岩松动圈等数据分析以及三台阶钻爆法施工支护存在的问题研究的基础上,采用现场试验的方法,研究玻璃纤维锚杆超前加固、超前大管棚支护、悬臂掘进机预留核心土两台阶机械法开挖工法、合理预留变形量以及增强初期支护的锁脚锚固、桁架结构加强初期支护纵向连接、径向注浆加固围岩等措施。经现场应用表明： 1）对于高地应力软弱围岩隧道,采用预留核心土两台阶大断面悬臂掘进机铣挖法施工技术是可行的,结合超前加固、支护结构补强等措施后,支护结构累计变形较前期减小一半以上,支护结构变形可控。2）采用悬臂掘进机开挖,隧道平均线性超挖量可控制在15 cm以内,相比钻爆法喷射混凝土平均超挖率由120%减小至60%,工序循环时间减少3 h左右,月施工进度由25~35 m提升至50~60 m。3）高地应力软岩大变形控制应在合理工法、合适设备、合理预留变形量和具有一定抵抗变形能力的支护结构之间找到平衡点。     

悬臂式掘进机隧道铣挖施工顺序优化方法

铣挖施工顺序是悬臂式掘进机隧道铣挖施工的关键技术。首先结合悬臂式掘进机隧道铣挖施工特点及其机械设备工作条件,确定出可能的悬臂式掘进机隧道铣挖施工顺序方案,其次,以上述可能铣挖施工顺序方案为评价对象,建立出悬臂式掘进机隧道铣挖施工顺序方案优化分析模型,并提出该模型参数的确定方法,然后,联合采用数值分析与灰色关联分析方法,基于上述隧道铣挖施工顺序优化分析模型,建立出悬臂式掘进机隧道铣挖施工顺序优化分析方法,并获得悬臂式掘进机隧道合理铣挖施工顺序方案,完善悬臂式掘进机隧道铣挖施工技术。该模型与方法不仅反映了隧道围岩稳定性和机械设备条件对铣挖施工顺序的影响,还反映了铣挖施工顺序对铣挖施工效率与经济性的影响,较现有同类方法具有明显的合理性与优越性。     

高原铁路TBM预备洞浅埋软硬不均频变地层开挖与爆破关键技术

以某高原铁路隧道左右线进口2台开敞式TBM预备洞为例，针对钻爆法施工中所遇到的富水浅埋、软硬不均且频变的Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ级围岩地层，以“岩变我变，主动应对，减震防坍”为原则，分别采取变换台阶高度动态光面爆破关键技术、三台阶预留核心土环形导坑松动爆破技术、爆破先掏槽与液压破碎锤后扩修边技术、悬臂掘进机（铣挖机）开挖上台阶与下台阶松动爆破技术、液压破碎锤开挖上台阶与反装松土器扩修边及拱脚弱爆破等开挖与爆破关键技术。采取了开挖与爆破关键技术后，施工安全、快速，顺利完成了预备洞施工。     

川藏铁路隧道钻爆法施工机械选型与开挖方法探讨

对于川藏铁路隧道工程采用钻爆法施工机械的选型,分析了近二十年来高原寒区铁路长大隧道无轨运输施工机械配置情况,针对川藏铁路隧道不良地质和现有的应对措施,介绍与之相适应的机械设备,并对有利于隧道钻爆法机械化施工的开挖方法提出建议。     

光面爆破及泡泥堵塞技术在五道岭隧道钻爆法开挖中的应用

钻爆法作为一种传统的隧道开挖方法存在着可控性差、成本高的缺点,工程界提倡推广应用光面爆破技术和炮泥堵塞爆破技术,但实际应用情况并不理想。文章结合五道岭隧道,对这两项技术在钻爆法施工中应用情况予以阐述,指出通过改进管理模式,让工人得到实实在在的好处才是推行这两项技术的关键所在。     

蒙华铁路隧道工程施工技术要点及机械化配套

目前我国隧道钻爆法施工存在整体机械化程度较低、施工环境恶劣、工人劳动强度大的问题。以蒙华铁路隧道工程实践为依托,从建立监控量测信息化平台、大断面开挖及初期支护早封闭施工、提高硬岩地段隧道光面爆破水平、确保隧道支护结构质量等方面总结蒙华铁路隧道工程施工技术要点,即"一强化(强化量测)、二紧跟(钢架紧贴掌子面、仰拱紧跟下台阶)、三超前(超前预报、超前加固、超前支护)、四到位(工法选择到位、支护措施到位、快速封闭到位、衬砌质量到位)";并重点介绍隧道施工机械化配套情况,包括湿喷机械手、自行式仰拱长栈桥、新型二次衬砌台车工装、马蹄形盾构、预切槽设备、悬臂式掘进机等的应用和创新;为全面统筹全线路隧道施工技术管理及提高隧道施工机械化水平形成示范效应并提供技术支撑。     

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。     

贵阳地铁悬臂掘进机隧道开挖对围岩变形及控制探讨

在城市地下工程施工过程中,其常用的地下隧道开挖方法有盾构TBM法,矿山法爆破施工等工法。在贵阳由于受地下强岩溶的影响,为了规避不必要的地质风险带来的工程灾难,首次在地铁隧道开挖中大规模采用岩石悬臂掘进行施工。施工前为了保证地铁掘进施工下穿既有建筑时的安全,保证地面及周边环境的安全,采用曙光三维软件对悬臂掘进机在隧道开挖及支护过程中,地层变形及控制进行数值模拟分析,其结果用于指导施工,顺利地通过复杂地质段落,保证了施工过程安全。     

三臂凿岩台车在郑万高铁隧道软弱围岩施工中的应用

为确保郑万高铁隧道施工的安全、质量,加快隧道施工进度,在软弱围岩中采用三臂凿岩台车进行大断面施工。通过对三臂凿岩台车进行适当改造（改造推进梁位置、改用加粗钻杆、改装降低夹持器高度、更换耐磨大钻头等）可实现利用三臂凿岩台车进行加深炮孔、超前地质钻孔、超前管棚施工;将提前设定好的钻臂负责施工范围、钻孔顺序、钻孔深度及角度等钻爆参数导入三臂凿岩台车操作控制系统可方便钻爆施工;加装3D激光扫描仪,可实现隧道开挖断面扫描。通过对比三臂凿岩台车与传统钻爆法施工在钻孔精度、钻爆效果、施工管理和施工进度等多个方面的优缺点,采用三臂凿岩台车大断面施工相对于传统分部开挖施工,减少了施工作业工序及施工干扰,更便于施工组织和管理,更有利于隧道施工安全质量的控制、加快施工进度;大断面施工减少了分部施工时多次对围岩的扰动,更有利于围岩稳定。通过一系列的试验,总结出一整套三臂凿岩台车在软弱围岩地质条件下施工的理论数据及现场施工经验,为今后推广三臂凿岩台车在隧道软弱围岩中大断面施工提供借鉴。     

隧道预切槽施工法与机械

传统的钻爆法全断面隧道施工作业程序是钻孔，爆破，开挖，出碴，锚喷支护，衬砌二次支护，预切槽法则是周边切槽，注浆支护，开挖 出碴，二次支护，本文简述分析预切槽施工法与预切槽机械设备。     

基于山岭隧道的钻爆法及新奥法施工研究

隧道施工钻爆法及新奥法是山岭隧道施工的2种常用方法,以西康铁路秦岭隧道钻爆法施工和大瑶山隧道新奥法施工为工程背景说明钻爆法及新奥法施工细节,并以两座已完工隧道的隧道施工背景提出新奥法和钻爆法施工的工程适用性及未来的发展方向。     

东方红-WZJ300挖装机的研究

隧道开挖多采用钻爆法,可以分段开挖,加快工程进度,与全断面法（使用TBM时）相比施工成本低。钻爆法出渣作业中需要使用高效的挖装机。通过对隧道挖装机双动力的匹配技术、工作装置的有限元分析技术、负荷传感液压系统技术、电控风扇冷却系统技术、电控系统技术等进行研究,完成样机试制,经工业性使用试验,表明产品达到了国内领先水平。     

隧道工程自动化激光测量放样系统研发与应用

针对隧道工程钻爆法开挖过程中钻爆设计图形放样、初期支护拱架安装定位精确度不高的问题,通过分析国内外隧道工程开挖与初期支护采用的测量放样技术,提出基于激光的全自动测量放样技术方案,并研发了配套设备。工程试验结果表明,该技术及配套设备,具有安装使用简单、运行安全可靠、定位精准等特点,能够发挥隧道开挖及初期支护全自动化快速施工测量放样的技术优势。     

繁华城区浅埋隧道应用单臂掘进机开挖适用性研究——以新红岩隧道下穿地下商场工程为例

为进一步探索单臂掘进机在浅埋、近接既有建(构)筑物和铁路大断面隧道开挖中的适用性,以成渝客专新红岩隧道下穿地下商场为工程背景,从隧道非爆法开挖方法的比选、外围环境及围岩岩性的分析、数值模拟计算和现场试验等方面进行了分析研究。主要结论如下:1)在浅埋、近接既有建(构)筑物环境中应用单臂掘进机切削法进行隧道开挖,在减小对周边围岩及建(构)筑物的扰动、控制沉降方面效果明显,安全性高; 2)在围岩强度为30 MPa左右时,单臂掘进机的开挖掘进效率较高; 3)从经济效益上分析,单臂掘进机开挖的成本由于设备投入、功效等因素,较普通机械开挖成本有比较大的增加,在开挖Ⅳ、Ⅴ级围岩时单臂掘进机的施工成本基本一致; 4)单臂掘进机开挖受大断面隧道尺寸、隧道安全步距控制等方面的制约,影响其功效正常发挥,导致开挖过程工序相对繁多,降低了隧道掘进速度。对于单臂掘进机切削法,建议在特殊环境、敏感工点、短距离隧道掘进中应用,对于长距离隧道掘进还需进一步优化单臂掘进机开挖的工法体系,以及在砂岩、泥岩夹砂岩围岩环境中的降尘措施。     

基于掘进性能的悬臂掘进机施工围岩分级方法

准确划分悬臂掘进机施工围岩对其广泛应用具有重要意义,传统施工围岩分级大都是基于围岩稳定性建立的,而悬臂掘进机具有施工复杂性、动态性和非线性的特点,导致传统施工围岩分级并不适用,因此本文建立了一套基于掘进性能的悬臂掘进机施工围岩分级方法。首先,以贵阳地铁1号线为工程背景,分别对前进速度的时间衰减规律及影响悬臂掘进机利用率的主要地质因素进行分析,建立地层适应性分级评分方法; 其次,在已有的Q分级系统基础上,提出悬臂掘进机围岩适应性分级的BQ机模型,采取钻掘指数RPI和刀具寿命指数CLI对模型进行修正,建立施工可掘进性分级评分方法; 最后,综合考虑施工围岩地层适应性评分方法和可掘进性评分方法,以前进速度AR为指标,建立基于掘进性能的悬臂掘进机施工围岩分级方法。结果表明,本文建立的悬臂掘进机施工围岩分级方法可以实现前进速度AR的预测,从而有效预测掘进性能、节约隧道开挖成本、提高施工效率,为建立具有普适性的悬臂掘进机施工围岩分级方法提供科学参考。     

悬臂式隧道掘进机成功下线

<正>近日,XTR260悬臂式隧道掘进机成功下线,作为国内首台专门用于隧道施工的悬臂式掘进机,其定位切割面积大,切割高度超过7.1 m。对于大断面山体隧道,断面高度可一次切割到位,不需要分层施工,切割断面形状自由、尺寸可控,具有掘进幅度大、破岩能力强、施工成本低和施工效率高等特点,将有效提升隧道施工质量和效益,促进国内隧道施工模式的转变,填补国内悬臂式隧道     

硬岩掘进机在中国的发展与展望

正背景山岭隧道作为跨越复杂地形的特殊形式,在交通行业中承担着越来越重要的角色。山岭隧道具有地质复杂、岩石硬度高等特点,若采用传统的机械法施工,常常导致开挖困难、进度较慢,且施工过程中常常伴有高岩爆等危险现象。硬岩掘进机(TBM)由于切割能力强、连续施工性优越、操作简单等优点,在现代山岭隧道的施工过程中承担着不可或缺的作用。硬岩掘进机在中国的发展意义重大。2016~2036年,中国计划采用TBM建造5条长距跨海隧道,包括渤海湾隧道(150 km)、杭州湾隧道(36 km)、伶仃洋隧道(26.7 km)、     

直接铺管工艺介绍

正直接铺管法是一种新型的非开挖管道施工技术,结合了微型隧道掘进技术和定向钻管道回拖技术。采用直接铺管法可以最大程度的简化工序,实现一次性成孔并完成管道铺设。直接铺管施工需要的设备有推管机和掘进机,其原理是利用和顶管施工相同的隧道掘进机进行孔洞开挖,掘进机尾部与管道焊接连接,随着孔洞不断向前开挖,管道被后方的推管机持续地推入地层,隧道开挖与管道安装同时完成。该工法适用于管径为762～1422 mm的管道穿越施工。该工法具有以下特点: