TBM拆卸洞及拆机起重系统优化设计研究

TBM洞内拆机一般是在隧道内修建大断面拆卸洞,安装桥式起重机拆机。大断面拆卸洞施工难度较大,施工工期长,成本投入大。为了缩短TBM拆卸洞施工及拆机时间,减小施工难度,以南疆铁路吐库二线中天山隧道TBM拆机为例,研究设计适应性更好的小车式电动葫芦+倒链起重系统。该系统采取在隧道拱顶布设锚杆来固定导轨和独立吊点。通过对拆卸洞结构原设计方案与优化设计方案进行比选,确定优化断面的结构形式和断面尺寸,优化后拆卸洞断面缩小1/3,施工难度降低,达到安全快速拆卸TBM的目的。     

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。     

深埋、复杂地质条件大直径隧道TBM的设计进展与创新

要提高在深埋、复杂条件下大直径隧道TBM（隧道掘进机）的应用效率,必须正确选择TBM的类型。为了给复杂条件下TBM的选型提供借鉴和指导,总结现有的各类型TBM的特点,分析其在混合地质条件下开挖大直径、长距离隧道的局限性,提出不同地质条件下大直径隧道TBM选型指南,介绍意大利SELI公司开发的3种新型TBM,即紧凑型双护盾通用TBM（DSU Compact TBM）、土压平衡双护盾通用TBM（DSU EPB TBM）和土压平衡单护盾通用TBM（SSU EPB TBM）及其运行特点和适用范围。得出结论：传统TBM没有专门针对复杂地质条件下的大直径隧道的研究与设计;为满足市场需求,必须开发新型TBM;意大利SELI公司开发的3种新型TBM,每种专门针对特定的地质条件,这些新型的TBM能够应对复杂的地质条件,并能克服在不同覆盖层下开挖长隧道时的最常见危险。     

浅埋隧道双护盾TBM洞内拆机技术研究与实践

青岛地铁1号线青岛站附近无吊出井，双护盾TBM贯通后需进行洞内拆机且运输通过既有站后由轨排井吊出。为快捷高效拆解左、右线2台TBM装备，设计TBM洞内模块化拆机总体方案，采用模块化技术进行左、右线TBM主机各部件及后配套台车等的拆解；采用拆机洞室底部铺设钢轨和平移托架技术，将右线TBM主机平移至左线拆机洞室进行拆解；拆解完毕运输通过既有站过程中采用铺设道枕、垫高运输等措施，避免主驱动与站台的干涉；采用合理吊装半径，实现轨排井部件顺利吊装。所有拆解部件运输通过既有站由轨排井吊出，避免了以往返回始发井吊出耗时较长且影响后续工序施工。     

2018年第4期消息

消息1：“新KM21TM”--实现山岭隧道完全机械化施工……563；消息2：2018年度国际隧协大奖典礼将在中国举办获奖工程申报工作已启动……610；消息3：我国自主研制的最大直径TBM在铁路隧道施工中首次成功应用……618；消息4：郑州打造盾构之城 2020年实现产值100亿元……648；消息5：国内在建最大直径的盾构法越江隧道右线贯通……655；消息6：国产首台铁路大直径土压/TBM双模掘进机下线……666；消息7：最长！延崇高速金家庄特长螺旋隧道获世界纪录认证……673；消息8：“穿过千层酥”！汉十高铁首条大长隧道贯通……714。     

兰渝铁路特殊复杂地质隧道修建技术

兰渝铁路位于青藏高原隆升区边缘地带,地质环境极为复杂特殊,存在第三系富水粉细砂岩、高地应力软岩、大直径TBM长距离快速掘进等施工难题,采用室内外试验、理论计算和现场实践相结合的方法,对特殊复杂地质隧道修建技术进行多方面的创新和探索,得到以下成果:1)通过数值分析和现场试验,对第三系砂岩物理力学性质、微观结构和复杂的水稳特性等进行研究,采用地表深井和洞内真空轻型井点相结合的综合降水体系,首创富水粉细砂隧道全断面水平旋喷超前预加固施工工法,攻克第三系流砂难题; 2)提出高地应力软岩设计阶段变形潜势和施工阶段动态调整的分级方法,针对变形机制提出主动应力解除与被动控制相结合的变形控制技术,首创运营期间自动化实时监测系统,构建软岩隧道设计、施工、运营管理的成套技术体系; 3)提出TBM设备参数设计原则,研发同步衬砌、多级级联皮带机出碴系统,首创分阶段通风技术,解决大直径TBM安全快速长距离施工的难题。兰渝铁路特殊复杂地质隧道修建过程中取得的技术成果,填补了多项空白,推动了隧道修建技术进步。     

狮子洋隧道盾构地中对接技术及实施

对广深港客运专线狮子洋隧道盾构施工所采用的"相向掘进、地中对接、洞内解体"技术方案进行介绍,重点对"地中对接"技术及实施过程进行阐述和总结。通过加强"地中对接"实施过程控制和采取辅助措施,解决了对接精度要求高、对接面地层涌水量大及洞内拆机空间狭小等技术难题,从而达到精准、安全对接,实现了盾构在洞内安全拆机,取得了很好的效果。     

我国自主研制的国内最大直径硬岩掘进机“彩云号”在昆明下线

正2017年8月1日,我国自主研制的国内最大直径硬岩掘进机(TBM)"彩云号"在昆明下线,将用于中国第一铁路长隧、亚洲第一长铁路山岭隧道——大(理)瑞(丽)铁路高黎贡山隧道建设。这台由中铁隧道集团联合中铁工程装备集团、石家庄铁道大学、中铁二院、中铁西南院、中国水电十四局等单位共同研制的硬岩掘进机,是中铁隧道集团牵头承担的中国铁路总公司"复杂地质条件新型TBM研制及应用研究"重大科研项目,其刀盘开挖直径     

我国寒区山岭交通隧道防冻技术综述与研究展望

首先,回顾我国不同时期典型寒区山岭交通隧道的气象条件、建设与运营期冻害现象及防治技术,展现我国寒区山岭交通隧道防冻技术的发展历程;其次,梳理寒区山岭交通隧道冻害发生的影响因素,从现场测试和耦合理论研究2个方面总结目前国内寒区山岭交通隧道温度场时空分布规律研究现状,分析列车活塞风和自然风对寒区铁路隧道温度场的不同影响,得出寒区铁路隧道温度场的分布规律;然后,从微观、细观和宏观层面深入论述土体、岩体和混凝土在水冰相变和水分渗透、迁移条件下发生的冻害损伤机制及研究现状,得出冻害防治应遵循减少地下水和控制洞内温度场2大技术原则和采取主动与被动2类冻害防治措施的结论;最后,展望我国寒区山岭交通隧道防冻技术在温度场规律、冻害机制、短周期冻融、防冻材料和清洁能源利用研究等方面的发展方向。     

青岛地铁隧道双护盾TBM适应性设计及应用

为应对岩石地质条件下城市地铁隧道施工工况的特殊性,对应用于青岛地铁2号线的双护盾TBM进行适应性设计。盾体采用模块化设计并在前盾安装配合稳定器工作的辅助支撑,管片吊运直接由吊机喂送至拼装机,后配套出碴配置梭式皮带机,采用满足小转向半径掘进的双激光靶导向系统,从而保证隧道施工过程中装机、始发、掘进、出碴、过站、小曲线半径掘进和洞内拆机等工况的顺利实施,取得良好的应用效果。通过对施工过程中掘进参数、衬砌变形和地表沉降等应用效果的分析,验证了双护盾TBM选型的正确性和对青岛地质的适应性。     

803E掘进机刀盘振动问题浅探

 大伙房引水隧道工程TBM2标采用德国Wirth公司型号为803E的掘进机。掘进过程中刀盘振动问题较为严重，导致联接螺栓超常松动和联接部件裂纹，影响了施工进度和设备的完好率。从该机主机受力结构的动刚度以及刀盘结构形式方面浅探该机刀盘振动问题，并与Robbins公司掘进机的主体结构进行比较，试图提出选型和设计方面的建议。     

TBM主轴承失效形式及其在西秦岭隧道施工中的故障分析

主轴承作为TBM关键件中的关键部件,一旦出现问题,如何迅速、彻底地解决故障对恢复生产、提高设备利用率、加快施工进度有着重大作用。分析主轴承失效形式,并结合兰渝铁路西秦岭隧道探讨TBM施工中主轴承的维护保养技术及主轴承在施工中出现问题的应对措施,总结TBM主轴承维保和使用要点,为正确操作、准确判断主轴承内部隐患、提高使用寿命提供借鉴。     

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。     

TBM主轴承密封系统洞内修复

TB880E型隧道掘进机(TBM)主轴承耐磨钢带被唇形密封磨穿,断裂后刺穿密封,造成密封系统失效,导致大量粉尘等颗粒杂质进入主轴承,需对主轴承密封系统进行修复,在洞内脱离刀盘、解体主轴承密封、更换主轴承唇形密封和耐磨钢带以及修复迷宫密封。实践证明,即使在空间有限的情况下,通过优化传统修复工艺,针对具体问题提出创新修复工艺是能够高效、快速地完成修复工作,可为类似故障提供参考。     

TBM施工引水隧洞降温技术研究

TBM施工时,岩温和机械发热所产生的大量热量会导致隧洞内的温度环境恶化,TBM掘进面附近的温度控制是影响连续长距离掘进的重要因素之一。为制定合理的TBM施工段降温措施,采用传热学理论,对采用压入式独头通风的TBM施工隧洞内的温度分布规律进行研究,并以引汉济渭岭北段TBM 5#斜井工区为例进行验证。通过引入空调工程中焓值的概念,确定TBM隧洞人工降温的冷负荷,对常见的降温措施进行对比讨论,进而确定TBM施工隧洞的降温措施。研究表明： 隧洞内的空气温度与隧洞壁温、通风风温、通风风量、盾构的发热功率、隧洞周长、通风长度、风管侧壁传热系数和隧洞侧壁的换热系数等参数有关;对于TBM掘进面附近高温、高湿的环境,只能采取人工制冷降温措施进行降温     

中国TBM施工技术进展、挑战及对策

总结我国近30年来TBM设计与施工技术的发展历程,可归纳为以下5个阶段:1)研发探索和试用阶段;2)以国外施工承包商为主体,采用国外设计制造TBM施工我国隧道工程阶段;3)独立进行TBM招标采购和选型设计,并建立起自主的TBM施工队伍阶段;4)与国外厂家联合设计制造TBM,工程应用和自主施工快速发展阶段;5)实现TBM国产化,面向国内外TBM工程市场自主施工阶段。通过我国不同时期TBM施工的典型工程,介绍我国在复杂地质、大坡度、高海拔、不同直径、不同机型、超长隧洞TBM施工方面取得的经验、技术积累和业绩,展示我国TBM在穿越断层破碎带、软弱变形、岩爆、涌水等不良地质洞段取得的一系列施工新技术,以及最高月进尺1 868 m、平均月进尺超过600 m和掘进作业利用率超过40%的掘进技术水平。分析TBM在极硬岩、大断层破碎带、软弱大变形围岩、强岩爆围岩、涌水突泥洞段、高地热隧洞和超长隧洞工程中施工面临的风险和挑战,并提出一些相应的技术措施和对策,期望这些措施和对策在未来大量实际工程中进一步得到实践验证、优化和改进,不断积累和创新TBM设计与施工新技术。     

TBM施工条件下隧洞围岩分级方法研究与应用

隧洞围岩如何分级(或称分类),才能满足TBM施工条件下的隧洞施工需要,是一值得研究的问题。结合大伙房输水工程对TBM施工条件下的隧洞围岩分级,主要针对工程岩体的可掘进性进行研究,并在此基础上进行支护结构设计,这对TBM隧洞围岩的分级方法进一步研究和TBM隧洞施工都有利。