双护盾TBM在城市轨道交通中应用的关键技术

为解决双护盾TBM在城市轨道交通中应用出现的频繁过站、小曲线半径施工、下穿风险点等问题,结合青岛地铁2号线的设计和施工情况,对双护盾TBM的适应性、支护形式、不同支护间的接口设计、过站技术方案、管片壁后注浆、下穿建筑和不良地质段等方面进行研究。提出管片衬砌/(锚喷+模筑衬砌)组合衬砌方式,解决了不同支护间的接口设计问题。根据车站工法提出TBM整机曲线过站的技术方案,解决了TBM过站多次拆解、组装、调试以及对车站影响的技术难题。同时研究并解决了TBM小曲线半径施工、管片壁后回填灌浆、下穿建(构)物和不良地质等一系列关键技术。双护盾TBM在青岛地铁的成功应用实现了"高效、安全、环保、经济"的工程建设理念。     

双护盾TBM在城市地铁隧道中的应用研究

为解决双护盾TBM在城市地铁施工中遇到的断层破碎带、硬岩施工等技术难题,进一步推广双护盾TBM在城市地铁中的应用。以深圳轨道交通8号线梧桐山—沙头角站双护盾TBM区间为研究对象,通过数值分析、地质相关分布统计及现场实践相结合的方法,研究双护盾TBM在断层破碎段、矿山法空推段、极硬岩段的施工技术问题及优化改进策略,提出适宜的双护盾TBM的施工控制及地质掘进参数,通过这些典型施工及地质问题的研究,极大地提高了双护盾TBM的整体施工效率。     

基于摩尔-库仑准则的双护盾TBM掘进参数研究

研究目的:青岛地铁在国内首次将双护盾TBM应用于城市轨道交通工程,并取得成功,拓宽了双护盾TBM的应用领域。本文结合双护盾TBM在青岛地铁2号线的应用,基于Mohr-Coulomb准则,根据双护盾TBM正常掘进情况下的刀盘推力、撑靴撑力、围岩强度之间需要满足的力学协调性,针对不同围岩级别,对双护盾TBM施工中掘进参数及模式选择进行研究,从而为双护盾TBM选型及适应性分析提供依据。研究结论:(1)对于Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级围岩地层,刀盘推力可由撑靴提供,可采用双护盾掘进模式;(2)Ⅴ级围岩(软岩、强风化)条件下,撑靴撑力、围岩承载力及刀盘推力三者不能满足力学协调性,滚刀无法成功破岩,故无法实施双护盾模式施工,可采用单护盾掘进模式,由管片方式提供反力;(3)根据双护盾TBM正常掘进情况下的刀盘推力、撑靴撑力和围岩强度之间的力学协调性,得到不同围岩级别下相应的掘进参数;(4)该研究成果可为城市轨道交通工程TBM施工提供理论参考。     

双护盾硬岩隧道掘进机推进支撑液压系统设计

双护盾硬岩隧道掘进机(简称双护盾TBM)是一种能够适应复杂地层,并高度集成机、电、液、光、控制以及材料等多学科技术于一体的高端隧道施工装备。推进支撑系统作为双护盾TBM的核心组成部分,是通过电液控制技术来实现的。本文设计了一套双护盾TBM推进支撑液压系统,并对其进行分析和研究。采用该推进支撑液压系统的双护盾TBM在国内某引水工程实际应用表明:该系统能够很好地实现双护盾TBM的推进支撑功能,同时具有良好的操控性能和较高的施工效率。     

双护盾TBM掘进过程中隧道围岩强度及变形测试研究

双护盾TBM掘进作业过程中,由于护盾和刀盘的阻挡,使得围岩面、掌子面与掘进机内部几乎隔绝,难以直接对围岩的强度及变形特性进行有效测试,从而未能实时判断围岩的稳定性.以西南某隧道双护盾TBM掘进施工为背景,采用直接观察、测尺以及改进型回弹仪,通过衬砌管片上的预留注浆孔分别对围岩的岩性特征、变形及强度进行联合测定,对围岩的稳定性进行评定.研究结果表明:结合直接观察围岩体岩性,对于稳定性围岩,其回弹测试换算的抗压强度与围岩到衬砌管片内侧的距离呈现出反相关性;对于大变形围岩,则呈现出近似的正相关性;三者综合评价围岩的强度及变形特性效果较为稳定,对于较完整围岩适用性较好.     

高海拔超长铁路隧道TBM施工断面优化的探讨

TBM(Tunnel Boring Machine)施工的高海拔超长隧道面临开挖断面较大和TBM直径统一的问题,考虑采用刚性接触网、减小疏散通道宽度、缩小净空有效面积等措施对TBM施工隧道内轮廓和断面进行优化。通过建立TBM施工隧道衬砌和底部结构模型、高海拔隧道内接触网模型,对TBM施工隧道断面进行对比分析及优化。研究结果表明:160 km/h等级TBM施工隧道断面尺寸受控于接触网安装要求,采用刚性接触网时隧道开挖断面面积比采用柔性接触网时减小9.88 m^2;200 km/h等级TBM施工隧道断面尺寸受控于空气动力学要求,净空有效面积采用48.00 m^2时隧道开挖断面面积比设计规范要求减小4.64 m^2;TBM+刚性接触网可显著降低隧道工程造价、减少隧道弃渣量,有利于TBM同步衬砌技术实施,提高隧道防灾能力。     

基于激光标靶叠和双目视觉的双护盾TBM导向系统研制

为解决双护盾隧道掘进机（TBM）前盾姿态检测困难的问题,在激光标靶导向系统基础上开发了叠加双目视觉的双护盾TBM导向系统,系统包括全部常规激光标靶法导向系统硬件外,分别在支撑盾前部增加双目相机,前盾尾部增加1组空间布置的Mark灯组,构建双护盾TBM导向系统。研究双护盾TBM导向系统设计、算法实现、精度误差等问题。工地实际施工验证系统整体精度满足施工需求,为双护盾前盾姿态检测新增了一种有效方式。     

川藏铁路隧道TBM选型及改进研究

为了解决川藏铁路TBM选型困难的难题,通过资料调研并结合现场地质勘查资料.首先,研究了三类TBM(敞开式TBM、单护盾TBM和双护盾TBM)的优缺点.其次,从地质条件适应性、设备和人员条件、工期要求和造价预算方面阐述TBM选型考虑的因素.然后,结合川藏铁路隧道地质条件,同时兼顾施工安全、质量和工期的要求研究TBM选型原...     

大伙房输水工程特长隧洞TBM选型及支护系统优化研究

研究目的:大伙房输水工程特长隧洞主洞长85.32 km,开挖洞径8.03 m,属于深埋特长隧洞。由于隧洞施工采用以TBM为主、钻爆法为辅的联合施工方式。隧洞穿越区域水文地质条件复杂,通过对TBM合理选型和支护系统优化,来解决隧洞开挖过程中面临的围岩稳定性、隧洞涌水、石英砂岩的掘进效率及岩爆等三大关键技术难题。研究结论:通过对大量文献资料和工程实例的研究,对大伙房特长隧洞所穿越区域的主要工程地质问题进行分析,并结合国内外已有的TBM施工经验,特长隧洞决定选用敞开式TBM,锚喷支护+模筑混凝土复合衬砌结构支护系统代替管片衬砌结构。对大伙房输水工程特长隧洞的建成发挥了重要的保证作用,也为今后类似工程提供参考和借鉴。     

岩体隧道围岩弹塑性变形条件下管片衬砌支护机理研究

基于D-P屈服准则的围岩支护作用理论,以隧道掘进机(TBM)施工过程中支护位置与掌子面的距离作为动态参数,综合考虑注浆圈的应力变形特征,构建岩体隧道围岩弹塑性变形条件下围岩、注浆圈和管片衬砌三者动态变形协调方程,提出三者的变形计算方法和管片衬砌围岩压力计算方法,明确管片衬砌对采用TBM开挖的岩体隧道的支护机理。针对新街台格庙岩体隧道工程实例,计算不同支护条件下围岩变形及管片衬砌围岩压力,并通过数值模拟验证理论方法的合理性和有效性。结果表明:如果在掌子面开挖处开始进行支护,管片衬砌围岩压力将达到1.91 MPa,管片安全系数仅为0.76;如果在掌子面后4 m开始进行支护,安全系数将提升至1.25。建议距离掌子面12 m处开始进行支护,可将围岩压力降至0.24 MPa,管片衬砌具有较高的安全系数。     

小直径TBM施工有轨运输技术

小直径隧道掘进机(TBM)施工中,其出渣方式及运输设备的选型配套直接制约着工程进度。结合那邦水电站引水隧道TBM施工实例,对小直径TBM施工有轨运输的轨道系统设计、运输车辆选型、设备配置组合情况进行了详细阐述。     

铁路TBM台班组成研究分析

掘进机(TBM)作为一种隧道特大型施工装备,愈发广泛的出现在我国铁路建设领域。为弥补目前铁路工程造价标准中有关TBM基价依据的空白,本文依托现行铁路工程造价标准体系,通过分析TBM特点给出了TBM台班费用组成,并结合高黎贡山隧道TBM和部分其他工程TBM资料计算了直径10mTBM台班各项费用组成,得到了直径10mTBM台班费用定额。为铁路建设项目合理确定TBM台班费用提供了参考。     

新街台格庙矿区长距离大坡度斜井TBM设备选型探讨

新街台格庙矿区长距离大坡度斜井采用TBM工法在煤矿建设领域是一个崭新的课题,其综合性强,技术复杂,施工难点多,需要综合解决出碴、排水、防爆、物料运输等关键问题。针对新街台格庙矿区1号试验斜井和2号试验斜井的工程和地质特殊情况,并充分考虑长距离6°下坡掘进对设备的不利影响,对TBM设备的选型进行探讨。     

引汉济渭工程岭北TBM无扩大洞室刀盘边块更换技术

本文以陕西省引汉济渭工程岭北TBM施工段为依托,为解决TBM在狭小空间内较大部件更换维修困难难题,开展大直径TBM刀盘边块在狭小空间内更换技术研究。通过大量研究,创新性提出新刀盘边块更换方法——基坑法,即通过专用设备配合TBM固有性能,在无扩大洞室工况下完成刀盘边块更换。经岭北TBM刀盘边块更换实例证明,此方法操作简单、适用性高,尤其在狭小空间内更具有优越性,且能节省大量维修时间,有效提高施工工效,可为同类TBM施工提供有益借鉴。     

TBM工程适应性研究与挑战及应对思路

隧道掘进机(TBM)以其快速、优质、安全的施工特点已被我国工程领域广泛认可,且正在不断扩大应用范围甚至迎来"井喷式"发展趋势。为拓展TBM应用领域和范围,从地质适应性、支护结构、构筑物结构强度与耐久性、掘进速度、综合成洞速度、成本6个方面分析各机型的工程适应性,研究TBM发展所面临的挑战并从设备、隧道设计和施工三方面提出了初步思路,以期为相关单位和工程提供参考,促进TBM施工健康发展。     

高地应力岩爆对TBM施工的影响及对策

锦屏二级水电站引水隧洞工程埋深大，地应力高，在采用TBM法施工中碰到了高地应力导致的岩爆问题，对施工进度、设备和人员安全影响较大。总结TBM施工过程中岩爆发生规律，通过各种支护形式的现场试验，对防止岩爆的主要对策进行了探索。     

重庆地铁6号线隧道掘进机选型

为适应城市轨道交通快速发展的需要,解决传统钻爆法施工对城市环境、交通等方面的影响,推进城市隧道施工技术的发展,重庆地铁6号线拟采用隧道掘进机(TBM)施工.隧道掘进机专业性强、种类繁多、价格昂贵,其选型正确与否是决定施工成败的关键.以重庆轨道交通6号线为依托,从地质适应性、线路适应性、经济性和设备风险4个方面,对重庆轨道交通采用TBM施工设备选型进行分析.     

TBM冷却废水循环再利用技术探讨及应用

TBM是目前隧道施工中最为先进的大型综合性成套设备,发达国家已经广泛应用,我国也正在大力推广。经调研,不论是以往机型完全依赖清水冷却设备,还是现阶段较为先进的闭式循环冷却液冷却系统,最终都需要将热量交换给清水,之后冷却废水全部或者大部分直接排放,造成大量浪费并且不利于保护环境。结合TB880E型隧道掘进机,实现了冷却废水循环再利用,加之采用变频调压供水系统,可节约耗水量约70%,对于保护山区环境具有重大意义,可供类似设备借鉴,同时为后续相关设计工作提供参考。     

特长隧洞施工运输车辆调度控制系统

研究目的:根据青海省引大济湟调水总干渠引水隧洞工程采用双护盾TBM快速施工和长距离运输的特点,研究如何通过调度集中控制系统对隧洞内的有轨运输车辆实施远距离集中自动调度控制,从而保证隧洞内运输车辆安全、快速、连续、有效运转,提高运输效率。研究方法:在分析研究轨道施工运输特点和铁路信号闭塞设备的基础上,通过调度集中控制系统对隧洞内的有轨运输车辆实施远距离集中自动调度控制。确定了特长隧洞采用单线运输轨线,并根据进度目标所需的运输量及运输系统的能力,每隔一定里程设一固定会车站来完成运输作业。研究结果:总结了特长隧洞施工有轨运输车辆调度控制系统的设备组成、控制原理及车站联锁控制与道岔转换实现区间闭塞的技术;提出了列车进路控制和区间闭塞接发车控制两种控制模式,提出了采用光缆传输、计算机联锁、PLC控制的现场总线式分布控制系统的方案。研究结论:特长隧洞施工有轨运输车辆调度控制系统可极大地提高单线运输轨线的运输能力和效率。     

隧道掘进机产业化及发展方向

研究目的:为适应隧道掘进机广阔的应用前景,必须实施隧道掘进机产业化,本文对隧道掘进机产业化模式及发展方向进行探讨。研究方法:通过对隧道掘进机产业化意义、产业化成果、产业化方式和产业化模式的分析和论证;提出适合于中国国情的产业化发展方向。研究结果:提出了产业化发展的方向和实现产业化的途径。研究结论:隧道掘进机产业化宜以施工企业为主,通过组建施工、设计、制造、科研四位一体的隧道掘进机产业化联盟,建立和完善产业化基地,实现隧道掘进机的自主开发和成套提供的总体目标。