适用于超小转弯半径的紧凑型TBM设计关键技术研究及应用——以山东文登抽水蓄能电站排水廊道隧洞工程为例

为解决全断面硬岩掘进机(TBM)在抽水蓄能电站应用受限的难题,研究设计一种可实现超小转弯半径的紧凑型TBM。首先,结合抽水蓄能电站排水廊道隧洞工程的地质条件和特点,对紧凑型TBM设计特点进行分析,提出紧凑型TBM应用于抽水蓄能电站排水廊道隧洞工程时需要考虑和解决的关键问题,例如刀盘破岩能力、小半径曲线掘进及过站施工工艺等,以提高紧凑型TBM的适应性及成洞效率;然后,对紧凑型TBM小半径转弯掘进、快速过站和高效破岩等针对性设计和优化改进措施进行研究,包括新型推进系统设计、超小转弯半径自动导向系统设计、一体化皮带机设计、一字布置单片式TBM中心刀、偏刃滚刀结构设计等;最后,通过自主研制的紧凑型TBM在文登抽水蓄能电站排水廊道隧洞工程的实际应用证明,紧凑型TBM具有良好的地质适应性和高效的机械化施工优势。     

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     

一种新型小转弯半径TBM推进系统设计与分析

针对目前全断面硬岩掘进机（TBM）转弯半径受限的问题,设计一种可实现TBM超小半径转弯的新型推进系统。首先,对该推进系统的结构组成与工作原理进行阐述,建立推进系统的数学模型,并利用解析法对系统的运动学性能进行分析; 然后,根据实际设计负载,利用Adams计算工具对TBM刀盘系统破岩时推进系统油缸的运行工况进行仿真分析,验证该方案设计的理论可行性; 最后,将其应用于山东文登抽水蓄能电站工程项目,进行搭载验证。研究结果表明： 搭载新型推进系统的TBM能够实现30 m小半径转弯的项目施工要求,满足实际工程应用性能指标。     

“穿山甲”舞“水刀” 我国首台高压水力耦合破岩TBM下线

<正>2019年6月18日,我国首台高压水力耦合破岩TBM"龙岩号"在河南郑州下线,通过将高压水力射流喷嘴搭载到TBM(全断面硬岩隧道掘进机)刀盘上,实现了"水刀"和滚刀的"双刀"共同破岩,显著提升破岩效率,实现高效掘进。TBM是目前隧道掘进工程的关键设备,有"穿山甲"之称。此次下线的高压水力耦合破岩TBM,在传统TBM设备上搭载了高压水系统,给"穿山甲"配上了"水刀",利用高压水力溅射和滚刀耦合破岩。传统的TBM设备利用滚刀进行破岩     

国产首台铁路大直径土压/TBM双模掘进机下线

正2018年4月18日,我国自主研制的国产首台铁路大直径在线式土压/TBM双模掘进机在长沙验收下线,该设备将用于珠三角城际轨道交通广佛环线,具有完全自主知识产权,填补了我国国产铁路大直径双模掘进机系列当中土压/TBM双模掘进机的空白。该设备开挖直径为9.15 m,整机长度为115 m,质量约1 350 t,装机功率为5 700 kW,既能满足软土地层和极端上软下硬地层掘进,又能满足长距离超硬岩地层掘进的多功能性需求。     

紧凑型超小转弯半径TBM的设计及工程应用——以文登抽水蓄能电站排水廊道建设工程为例

为解决抽水蓄能电站平洞建设中机械化程度低、作业环境差、安全风险大、施工效率低的问题,研究一种能适应超小转弯半径施工的紧凑型TBM。该类型TBM在双护盾TBM基础上,取消尾盾、辅推油缸、管片拼装机,同时结合敞开式TBM的锚网喷支护系统进行TBM整机集成设计,包括"V"形推进系统设计、刀盘锻造厚板技术、刀具小刀间距设计、组合式耐磨保护设计、紧凑型整机设计、皮带机超小转弯适应性设计、一体式皮带机设计、远程操作系统设计。研究成果在文登抽水蓄能电站排水廊道建设工程中取得了成功应用。     

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     

铁建重工制造的国内首台硬岩掘进机在吉林日进尺近75m

<正>由铁建重工自主研发制造的国内首台大直径全断面硬岩隧道掘进机(敞开式TBM)于2015年5月11日掘进73.8 m,刷新了国外敞开式TBM在国内施工日进尺63.5 m的记录。吉林省中部城市引松供水工程输水总干线隧洞具有长距离、大埋深、高应力、高水压、高地温和易岩爆等技术难点。为了确保     

全球首台紧凑型超小转弯半径硬岩盾构在洛阳下线

<正>2019年9月10日,中国中铁工程装备集团洛阳基地,全球首台紧凑型超小转弯半径硬岩盾构下线。这台设备的诞生,标志着中国隧道掘进机研制技术取得新突破,正在全面占领世界掘进机技术制高点。此次下线的这台盾构开挖直径3.53 m,整机长度38 m,最小转弯半径30 m,整台设备掘进中可以进行60°左右的转弯操作。据介绍,此次下线的是全球首台紧凑型、超小转弯半径"文登号"硬岩盾构,说它全球首台,是指目前国内外的专家还没敢这么想过、做过;说它紧     

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     

我国最大直径全断面硬岩掘进机在成都竣工下线

<正>我国隧道施工装备现代化取得最新成果。近日,成都南车隧道装备有限公司为兰渝铁路西秦岭隧道生产的两台直径10.23m全断面硬岩掘进机(TBM)竣工下线,填补了我国最大直径全断面硬岩掘进机制造的空白,改写了我国该设备长期依赖进口的历史。成都南车隧道装备公司由此成为我国西部唯一一家同时具备硬岩掘进机和软土盾构机制造技术的企业。     

TBM设备桥无轨行走系统运动分析与应用

为使硬岩掘进机(TBM)能够在具有转弯的隧道线路施工中顺利掘进,对TBM设备桥无轨行走系统的转弯过程进行了运动学分析,建立了转弯过程的数学模型,采用齐次坐标变换方法推导出设备桥行进里程与斜轮偏角的关系方程,并以实际工程为例进行了验证。以此为基础,提出了一种适用于该行走系统的控制方法。通过控制斜轮前进时的偏转角度,可以实现设备桥在小曲率隧道转弯的自动控制,有助于提高TBM掘进过程的自动化水平。     

开敞式TBM步进技术

我国采用硬岩掘进机施工的项目,有一个突出的特点是TBM法和钻爆法充分结合,因而开始掘进前、中间转场或贯通后TBM都需要步进,甚至是长距离步进,TBM步进速度对工期影响较为明显。本文系统地总结了现有的TBM步进技术,重点论述目前效率最高、迅速得以推广应用的滑板式步进技术,包括结构与原理、步进流程、技术要点、应用效果、适应性改进、辅助工程需要注意的事项等。开敞式TBM采用滑板式步进技术具有设备投入少、施工设施投资少、步进速度快、适用于长短距离步进的优点。     

南疆铁路吐库二线中天山隧道进口独头掘进超过8000m——创全国大型硬岩掘进机独头施工的最高纪录

2010年8月15日,由中铁隧道股份公司施工的南疆铁路吐库二线中天山隧道进口,采用880TBM硬岩掘进机完成独头掘进8015m,创造了中铁隧道自1998年使用本台掘进机以来的最高纪录,也是创全国大型硬岩掘进机独头施工的最高纪录。880TBM硬岩掘进机自西康线秦岭隧道和西合线磨沟岭等隧道的使用大修后,肩负起南疆线中天山隧道进口端长13．9km的施工任务。     

双护盾TBM不良地质施工问题及对策

 阐述了双护盾隧洞掘进机（TBM）在不良地质条件下施工所遇到的典型问题。并以昆明市掌鸠河引供水工程上公山隧洞TBM施工为例，对挤压及膨胀地层、断层破碎带、突泥、涌水等影响双护盾TBM的不良地质条件进行了分析研究，从宏观和微观角度提出了TBM通过不良地质情况的方案和措施，为今后双护盾硬岩掘进机施工借鉴、参考。     

TBM现场施工对土木技术人员的要求

结合西康铁路秦岭隧道、西宁铁路磨沟岭隧道的施工经验,对从事TBM（硬岩掘进机）现场施工的土木技术人员应该具备的能力谈了自己的看法,同时简单描述了TB880E型硬岩掘进机的相关知识。     

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     

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。     

TBM、盾构盘形滚刀硬岩掘进的刃口磨损形状分析及优化对策

为探索TBM、盾构盘形滚刀在破岩中与岩石的相互作用过程,优化掘进机在不同类型及类别岩层中的设备选型及刀盘刀具配置,提高破岩效率,以TBM、盾构在国内不同地区硬岩掘进实际工程案例中正常磨损的滚刀刃口磨损形状为依据,分析其磨损机制,得到以下结论:1) TBM、盾构的硬岩掘进对应于不同的机型、掘进模式、掘进参数、岩石强度、滚刀梯度硬度,其正常磨损的滚刀刃口会出现不同的特定的磨损形状。2)刃口磨损形状是在特定的边界条件下出现的结果,反过来会影响掘进效率。3)根据刃口磨损形状分析结果可知,优化及选择合适的机型、掘进模式、掘进参数、滚刀配置可以提高破岩能力及效率,延长滚刀使用寿命。     

我国首台新型全断面岩石掘进机将在秦皇岛下线

我国首台新型全断面岩石掘进机(Ф8 130 mm TBM),经过近一年的设计、制造,将于10月下旬在秦皇岛下线。该设备由天业通联与意大利SELI公司合作设计、生产,将用于中国葛州坝集团公司埃塞俄比亚GD-3水电项目。此设备的成功研制,标志着我