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。     

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。     

高楼山特长公路隧道施工方案研究

针对高楼山隧道特殊的工程特点,本文展开施工方案研究。首先,从工程规模及设备配置、土建投资估算和土建工期等方面进行综合比较,推荐高楼山隧道采用一台小断面TBM小导洞结合钻爆方案和一台全断面TBM结合钻爆施工方案。其次从地质条件、施工管理等方面分析了高楼山隧道采用TBM施工的可行性,得出高楼山隧道采用TBM施工可行。     

基于TBM施工的抽水蓄能电站进厂交通洞断面研究

为能在抽水蓄能电站进厂交通洞施工中创造TBM应用条件,实现TBM在多座抽水蓄能电站进厂交通洞施工中的多站连打,以国内拟建的多个抽水蓄能电站进厂交通洞为研究对象,通过分析已建抽水蓄能电站进厂交通洞断面特性,确定其断面尺寸范围,优化钢岔管、机电设备、施工交通等控制断面设计的因素,找出基于TBM施工的设计断面控制因素为机电设备,并对一次开挖成型和二次扩挖底板仰拱的断面设计方案进行比较研究。研究结果表明:一次开挖成型或者二次扩挖底板仰拱均可满足进厂交通洞功能需要,其中通过二次扩挖底板仰拱形成的有效断面最大,所需的TBM设备直径最小,综合施工难度不大,风险可控,且工期满足抽水蓄能电站总体需要。     

大断面隧道三岔口段施工技术及围岩变形规律

隧道斜井进入主洞三岔口段断面大、受力复杂、施工难度大,是长大隧道施工的关键。三岔口将隧道分为多个施工作业段同时施工,缩短了工程的工期,加快了隧道的整体施工进度。某山岭隧道斜井进入主洞处三岔口采用台阶扩挖法。斜井末端采用上下台阶,从上台阶向上挑挖4.2 m确定导洞高度,继续向前扩挖至对侧主洞边墙轮廓线完成导洞施工。主洞采用三台阶法,按照上台阶5.3 m、中台阶3.59 m、下台阶3.31 m依次向进口和出口方向开挖。三岔口段主洞断面面积92.1 m~2,为大断面隧道。大断面隧道的跨高比大,导致围岩和支护的稳定性变差,所以主洞在施工过程中应加强支护来保持隧道的稳定。利用ABAQUS有限元软件对隧道进行了数值分析,并直观地模拟了隧道开挖后围岩的应力分布,为隧道的施工提供合理依据。锚杆、钢筋网、衬砌、格栅和钢架根据不同的围岩等级按相应的要求进行了施工。通过对围岩及支护微小变形的监测,掌控了在开挖过程中围岩的稳定程度和支护结构的力学动态信息。对监控量测数据进行了回归分析,以较好地反映围岩变化规律,并分析各阶段的位移速率,预测最终位移值。监控量测数据表明:拱顶下沉和周边收敛的累计变形范围为8～14 mm。     

对兴建渤海海峡跨海通道有关问题的思考

从我国长城关内外交通运输量增长的需求,交通运输便捷性,通道建成后的区域受益等方面讨论了建设渤海海峡跨海通道的必要性和迫切性。关于兴建渤海海峡跨海通道的时机,认为只要国家经济形势许可,条件基本具备,就应抓紧进行各项前期工作,促使工程早日开工建设。而对于沿渤海湾海边陆域另外新建沿海快速国道/高铁的建议,则提出了不同的观点。在施工风险方面,认为渤海海峡跨海通道的建设在地质问题处理上难度巨大,应进行严格、详尽的风险评估,并采取有效的安全避险、减险措施。简述渤海海峡跨海通道选用建隧方案的技术优势,并对建隧方案中若干有疑议的观点进行简要说明。重点对渤海海峡跨海通道的施工方案和工期估计进行详述。认为渤海海峡跨海通道施工应采用隧道硬岩掘进机(TBM)与钻爆法相配合,加建中间服务隧道,并给出4种横断面布设方案。以方案2,即:采用高铁,单线、双洞,主洞φ8. 0 m,服务隧道φ5. 5 m的方案为例,给出方案实施建议,并对工期进行预估。将该方案分为2种子方案(第1子方案:中间服务隧道(φ5. 5 m)先行,主洞大口径TBM(φ8 m)和后面拖车部分先拆卸成块后从服务隧道和平洞进入主隧道内,经洞内组装后再开挖掘进;第2子方案(备选):主洞起始段(约180 m)先用φ5. 5 m TBM开挖(经横洞时需拆卸,待进入主隧道后再在洞内重新组装),主洞先形成φ5. 5 m小洞,随后钻爆法扩挖成型,以容得φ8 m TBM掘进,也可改用先将横洞扩挖成弧形大空间,使φ5. 5 m的TBM在打弯进主洞时不需要先拆解),作比选后择优实施。以第1子方案为例,对长约125 km的跨海通道施工工期进行粗略估计,得出"完全成洞"的施工总工期约为19年(含海上详勘的5年)。     

台湾海峡隧道工程规划方案若干关键性问题的思考

首先对台湾海峡隧道的若干技术关键问题作了简要归纳,包括地质地貌、线位选择、过海交通方式、耐久性问题、施工方法、加建中间服务隧道的必要性及主要功能等。简要分析了修建隧道过海的技术优势和存在的问题,指出对台海大通道桥、隧方案的比选和优化,日后定将是前期方案和工程可行性设计中的重中之重,应从长计议。重点对隧道越海施工方案和工期的设想进行了阐述,推荐采用第1方案(中间服务隧道(5.5)先行,主洞大型TBM(8.0 m)和后面的车架先拆卸成块后从服务隧道和平洞进入主隧道内,经洞内组装后再开挖掘进),第2方案作为备选(先用5.5 m TBM开挖(经横洞时仍需拆卸,待进入主隧道后再在洞内组装);主洞先形成5.5 m小洞后,随后再用钻爆法扩挖成型8.0 m)。按第1种方案对150 km的隧道工期进度进行了估算,含地勘在内的估算工期约为30年。     

开敞式TBM隧道仰拱衬砌同步施工关键技术

为实现TBM掘进与仰拱衬砌同步施工,缩短工程关键线路工期,提高隧道施工效率,设计出双通道仰拱同步衬砌台车。台车断面为非对称结构形式,以满足TBM掘进施工及其相关配套设施的布置及运行。台车采取"前斜坡段+前道岔段+4个标准段+后道岔段+后斜坡段"的布置方式,台车下方划分成多个作业面,具备仰拱混凝土浇筑准备、浇筑、养护等的功能;根据施工支洞距离长、坡度大以及TBM掘进段交通条件受限的特点,采用支洞轮式运输和主洞有轨运输的联合运输方式,保障物料运输快捷有序;台车前后采用升降坡轨道搭接装置,实现TBM配套标准轨道竖向搭接的平顺过渡。工程实践表明:仰拱同步衬砌台车应用效果较好,施工进度最大可达到648 m/月,在不影响TBM正常掘进的前提下可有效缩短关键线路工期。     

斜井与正洞交接处体系转换施工

根据京福铁路客运专线前山隧道村尾斜井转正洞施工的实际情况,介绍在斜井与隧道正洞交接处体系转换施工方法,从小断面斜井到大断面正洞顺接控制技术。     

浅埋大断面大跨度连拱隧道施工变形现场监测试验研究

结合浅埋大断面大跨度隧道工程实践,对浅埋大断面大跨度连拱隧道施工变形进行现场监测试验,分析隧道施工全过程及在不同开挖工序下的施工变形特点。研究结果表明：1)左、右洞上台阶开挖引起先行隧道变形较大,引起的后行左洞变形较其它工序要大;2)后行隧道施工对先行隧道变形影响较大;3)右洞上台阶开挖对右洞变形的纵向影响范围为隧道跨度的1/4,右洞下台阶及左洞上台阶开挖对右洞变形影响范围为隧道跨度的1/3,左洞上台阶开挖对左洞变形影响范围为隧道跨度的1/3;4)对于浅埋大断面大跨度连拱隧道,应及早施作二次衬砌,以控制隧道变形。研究成果可为日后类似工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

不同地表倾角下台阶法施工对大断面隧道变形的影响分析

依托简浦高速公路长秋山大断面隧道工程,运用有限差分软件FLAC3D对该隧道采用三台阶工法的动态开挖进行了模拟,分析了不同地表倾角下台阶长度对隧道洞周位移的影响规律。结果表明:浅埋大断面公路隧道三台阶法施工,隧道洞周位移大小顺序为:仰拱隆起 拱顶沉降 水平收敛;不同地表倾角下,隧道拱顶沉降及仰拱隆起变化主要发生在台阶长度为4~6 m之间,说明短台阶或超短台阶法能够较好地控制隧道的洞周变形,更为适合软弱围岩大断面隧道的施工;台阶长度从10 m开始,隧道洞周位移逐渐收敛,可作为浅埋大断面隧道台阶法施工下洞周位移的"起始收敛点";隧道地表倾角对隧道洞周位移的变化影响较大,因此,实际施工中应根据地表的不同倾角,选择更为合理的台阶长度进行施工,确保软弱围岩大断面隧道的安全施工。     

“一洞双机”TBM组装洞结构形式优化分析与探讨

北疆供水2期工程某标段采用“一洞双机”的TBM施工组织模式,即2台TBM的组装及掘进施工均通过同一个组装洞进行,这对组装洞的结构形式提出了新的要求。为便于TBM组装及快速掘进施工,采用工程类比与数值计算相结合的方法,首先,从2台TBM同时组装与快速掘进施工等需求出发,分析原组装洞设计形式的缺陷; 然后,提出优化方案,并对结构变化较大的部位（主支洞交叉口处）进行结构受力验算,确保结构稳定。按照优化方案修建的TBM组装洞完成了2台设备的同时组装任务,并在后期掘进施工中初步达到了连续、快速掘进的目标,缩短了工期。     

桩-半隧道复杂结构体系力学状态及安全性评价

近年来,公路隧道采用大跨半隧道结构逐渐增多。该类结构施工工序多,结构内力分布变化较大,设计和施工过程中难以把握控制指标。为此,提出半隧道结构安全系数分析法。以广东省江罗路棚洞工程为依托,模拟整个施工过程,并结合各工况下的结构内力,对半隧道结构各部件断面安全系数进行分析,以确定半隧道结构各构件的最不利工况及其安全系数分布。研究结果表明:半隧道结构底板结构除与斜柱相交处应力较大外,其余部位安全系数较大,且底板结构可进行优化处理;斜柱两端受力最大,且受施工过程的影响较大;曲墙及顶板结构安全系数较大,结构断面可进一步优化。     

对隧道TBM导洞扩挖法施工的探讨与展望

介绍导洞法的概念及其作用,分析导洞法的特点及其适用条件。以2座已建成运营的单洞双线铁路隧道和1座施工图设计阶段的双洞6车道高速公路隧道共3座地质差异较大的特长隧道为依托,主要进行以工期关键工序--挖掘和初期支护为研究对象的工期方案模拟,并比对模拟方案工期与实际或施工图设计工期。认为： 1）软弱破碎围岩比例高的单洞隧道应慎重采取TBM导洞法。2）仅用1台TBM单向导洞法取代工期性辅助导坑对单洞特长隧道而言是不可行的;在单洞特长隧道建设中,2台TBM相向实施TBM导洞法是可行的,但须具备设置辅助导坑的条件,辅助导坑宜按无轨双车道断面设置。3）在双洞特长隧道建设中,双洞各用1台TBM相向平行导洞法则有望取代工期性辅助导坑;双洞特长隧道实施TBM导洞法,在工期、成本(投资)、不良地质应对方面有明显优势。4）川渝地区广泛分布的泥岩、砂岩、砂质泥岩、泥质砂岩及其互层地层具有实施TBM导洞法的天然地质优势。最后对TBM导洞法的应用前景进行了展望。     

西秦岭左线隧道正洞掘进突破20000m大关

截至11月8日,中铁隧道集团二处有限公司施工的兰渝铁路西秦岭隧道XQLS2标,在隧道地质复杂多变,第2掘进工序转换难度大、转换时间长及施工运输距离长等诸多困难的情况下,隧道出口TBM掘进6 534.8 m,正洞掘进达到20 767.8 m,拱墙衬砌完成12 075.4 m,突破万m大关,施工总产值达到11.42亿元。     

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     

兰渝铁路木寨岭隧道岭脊核心段扩拆技术

为解决极高地应力作用下兰渝铁路木寨岭隧道岭脊核心地段大变形的问题,分析岭脊核心地段围岩流变和衬砌开裂的原因,提出岭脊核心段衬砌开裂扩拆技术： 设置套拱加固、围岩径向加固、加强支护刚度、优化隧道断面结构、严格控制各工序施工步距、调整隧道变形预留量。对台架法和洞碴回填机械开挖法2种扩拆方法进行比选,选取洞碴回填机械开挖法进行扩拆。重点介绍洞碴回填机械开挖法施工技术和施工组织,并对支护结构变形和受力进行监测,结果表明： 采用洞碴回填机械开挖法扩拆施工安全,支护结构变形在预计范围、无侵限,二次衬砌结构稳定、无开裂。     

软岩大断面隧道预留洞室设计与施工

隧道不同于其他构造物,隧道内需设置安放运营管理设备的预留洞室,而在复杂地质条件下的大断面隧道中,如果预留处理不当,常导致已作支护出现开裂、大变形、渗漏水等问题,因此需要因地制宜选择合理的断面、结构形式与施工顺序.结构计算和工程实践表明:对于大断面软岩隧道或地质条件差的隧道,当洞室尺寸较大时,采用先施工主洞二次衬砌,后开挖洞室的施工顺序,可有效解决因洞室开挖可能产生的安全问题.     

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。     

重庆轨道交通开敞式TBM施工问题及对策

重庆轨道交通六号线一期五里店—山羊沟水库敞开段节点工程是开敞式TBM首次应用于城市轨道交通工程。基于TBM试验段工程实践,存在初期支护较强、二次衬砌施工及工期控制难度大等问题,针对这些问题,提出基于"动态设计、动态施工"优化初期支护设计,采用"同步衬砌"方案组织二次衬砌施工,优化开敞式TBM项目工程筹划等措施,保证了开敞式TBM在试验段及后期工程的顺利掘进,并证明了重庆轨道交通地下区间隧道采用开敞式TBM施工的可行性。