隧道掘进机技术的发展和研究现状

通过对隧道掘进机的分类、隧道掘进机技术的研究现状以及隧道掘进机技术研究和发展趋势的调研和探讨,提出： 1）根据掘进岩土体强度的不同,隧道掘进机大致可以分为岩石隧道掘进机和盾构; 2）目前岩石隧道掘进机的研究热点问题主要包括滚刀破岩机制和施工预测模型的建立2个方面,而盾构主要研究内容集中在掌子面稳定、施工过程控制和地表沉降研究3个方面,虽然这些研究都取得了较大进展,并且部分已经有效地应用到实际工程建设中,但解决得不够透彻,还有待于进一步研究; 3）隧道掘进机技术的研究发展趋势将集中在掘进力学机制的完善、复杂地质条件下掘进机制与施工过程控制研究和复合掘进机技术的发展等方面,这些会给隧道掘进机技术的研究和发展带来挑战和契机。     

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。     

盾构隧道下穿川陕立交施工技术研究

基于成都地铁3号线一期工程土建5标熊猫大道站-动物园站区间隧道穿越川陕立交桥工程为研究对象,针对盾构隧道纵断面为泥岩地层,且地面立交桥对沉降要求高,主要采取以下措施： 1)在施工过程中使用特殊化学改良剂来控制掘进参数; 2)对沉降要求高的区段,首先于盾构经过前在地面进行预加固,盾构经过后在隧道内再加固的双加固方法。施工证明： 在泥岩地层中通过在盾构掘进过程中采用化学改良和地面、隧道双加固措施,可以有效控制地面沉降,保证隧道施工顺利进行和地面立交桥功能的正常发挥,为其他盾构工程在泥岩层,尤其是黏土地层中下穿既有桥梁施工提供了参考和借鉴。     

罗宾斯发布兼容型系列掘进机

<正>近日,美国罗宾斯发布了一系列兼容型掘进机,为双模式机型,适用于复合地层。XRE机型(兼容硬岩掘进机/土压平衡盾构)是最常见的兼容式掘进机机型,有硬岩单护盾掘进机与土压平衡盾构的特征,可以在带有岩石的混合地层中进行掘进。近日,1台XRE掘进机在澳大利亚Grosvenor倾斜隧道中完成掘进,共掘进了2条矿井巷道,其中,掘进速率是传统凿岩机的14倍。最近一次推进于2015年2月9日完成。     

盾构瓦斯隧道掘进技术

根据武汉地铁2号线范汉区间直接穿越瓦斯储气层的情况,分析瓦斯对盾构隧道施工的影响及危害,以及国家规范尚未对地铁盾构隧道的掘进技术做出量化的情况下,对在瓦斯隧道掘进中施工参数做出主动调整,重点研究控制盾构螺旋出土、盾尾密封、同步注浆及二次注浆质量等方面的技术措施,总结出了1套较为成熟的盾构瓦斯隧道掘进技术方法。     

我国掘进机研制现状、问题和展望

近年来,我国重大隧道工程相继开工,掘进机研发、设计和制造水平不断提高。通过分析国产掘进机的典型工程案例,总结我国掘进机自主设计、制造技术的现状:土压平衡盾构、泥水平衡盾构和岩石隧道掘进机3大机型技术已经成熟,马蹄形盾构、矩形盾构等异形断面掘进机关键技术达到国际领先水平,同时竖井掘进机产品开始应用。分析当前我国掘进机研发制造中存在的关键问题:1)设计软件均是国外产品,信息安全问题日益凸显;2)掘进机主轴承、减速机等基础零部件需要进口;3)创新产品市场突破难度大。结合当前技术水平和市场现状,认为智能化和多样化是今后掘进机研制的重点和趋势,提出多功能多模式掘进机、异形断面岩石掘进机、复合破岩TBM、部分断面TBM等新机型设计理念,期望能够推动我国掘进机技术革新。     

我国盾构产业跃居世界前列

日前,从中国工程机械工业协会掘进机械分会成立大会暨"中国掘进机械发展论坛"上获悉,随着我国城市轨道交通、铁路、水利等建设事业的高速发展,作为隧道以及非开挖施工主要装备的掘进机械发展迅猛,全断面隧道掘进机(盾构)的产量和市场规模均处于世界领先行列。经过近10年的发展,我国目前盾构制造企业已经近40家,国内盾构每年生产销售80至100台,销售额约80亿元。盾构作为城市轨道交通、水利工程、公路铁路等领域隧道施工的关键设备,市场需求巨大。首先,我国城市地铁建设方兴未艾,在2011年至2020年,地铁隧道盾构施工市场需求约为500台;其次,水底隧道、高速公路、市政建设使用盾构潜力巨大。总体来看,未来5至10     

双孔隧道中后掘进盾构对地表沉降的影响

受地下空间限制,城市地铁双线隧道间净距较小,后掘进盾构隧道施工将引发地层二次扰动,导致额外地层变形,对临近构筑物安全威胁尤甚。当前研究主要基于地表横向沉降曲线研究双线隧道掘进引起地表的沉降规律和地层扰动特点,但地表横向沉降曲线不能全面反映前、后掘进盾构隧道施工引起的地表沉降发展过程及规律。以杭州地铁某区间双线盾构隧道地表沉降长期监测数据为依托,采用地表沉降时程曲线和地表横向沉降曲线相结合的方法,分析双线盾构隧道前、后掘进引起的地表沉降规律。研究表明,后掘进隧道引起的土体损失率在0.6%～0.8%之间,地表最大沉降量在15.2～20.7 mm之间,均大于先行隧道引起的土体损失率和地表最大沉降量;由于后掘进盾构对地层的二次扰动,导致最终地表沉降槽曲线并不严格关于双线隧道轴线中点对称分布,地表沉降最大值略微偏向后掘进隧道轴线。通过地表沉降时程曲线发现,先行盾构通过监测断面后,地表沉降迅速发展,主要沉降范围在隧道轴线6 m范围内;由于先行盾构隧道掘进扰动,在后掘进盾构到达前2天(约3倍盾构直径距离)地表开始发生明显的沉降;在后掘进盾构施工影响下,所引起其轴线处地表沉降量大于先行掘进盾构所对应的轴线处沉降值。     

对全断面隧道掘进装备智能化的一些思考

简要介绍人工智能技术的发展现状、智能工程装备的发展趋势以及全断面隧道掘进装备智能化的国家需求,指出掘进装备智能化将成为隧道工程领域的重大技术挑战和未来行业竞争热点;提出复杂环境下全断面隧道掘进装备智能化面临的科学挑战:1)复杂工况下掘进状态识别与地质环境感知,2)地质环境与装备掘进运行参数映射规律与匹配,3)多子系统掘进作业的智能规划与协同控制;分析掘进装备智能化的现有研究基础,指出环境与状态感知、施工参数自适应动态调控、多系统协调控制与多目标优化等理论与应用存在的不足;提出掘进状态感知、掘进参数工况自适应动态调控、掘进参数数据挖掘计算、掘进参数的智能优化和决策以及多系统协调智能化控制等包含全断面隧道掘进机设计、制造及运行等各个环节的智能化设想。     

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。     

大连经济技术开发区石棉矿采空区地面塌陷机理与稳定性分析

分析了大连经济技术开发区石棉矿采空区地面塌陷形态及采空区塌陷机理,并应用ANSYS软件对采空区稳定性进行评价。结果表明:石棉矿采空区地面塌陷主要形态为采空区塌陷坑伴生地表裂缝、长列式串珠状地表塌坑、碟形和椭圆形塌陷坑及长列式单体塌陷坑。矿柱强度、矿柱数量及矿柱宽高比是引起岩体移动的决定因素。ANSYS软件数值模拟表明,采空区范围变形破坏仍在继续,总体变化趋势较大。建议加强监测,以策安全。     

中国客车设计的标准化之路

客车产品设计标准化有利于满足多样化需求,提高产品可靠性,提升市场竞争力。客车设计标准化内容包括技术、元素、接口标准化等内容;产品设计标准化可以通过简化、统一化、系列化、通用化、组合化、模块化等方法实现。     

现场桥梁静载试验评定与分析

在目前评定桥梁或单梁的承载能力及工作状况静载试验方法的基础上，结合3跨预应力双薄壁墩连续刚构和5跨连续桥面简支斜梁桥的桥梁静载试验与分析。总结分析出常见桥梁的测试中。影响校验系数值的主要因素。建议在结构计并模式、材料实际强度取值及测量点布置方面再提高些要求。可大大提高校验系数n值的精确度。评定桥梁或单梁的承载能力及工作状况则更准确。     

高墩稳定问题的求解方法及应用

介绍桥梁结构2类稳定问题及求解方法,对具体实例进行分析,说明进行第2类稳定性分析的必要性以及在高墩的设计计算中可适当放宽位移限值的要求。     

山岭公路隧道围岩力学参数估计

隧道围岩力学是可根据推广后的Hoek—Brown准则进行估计,但确定地质强度指标GSI值时对岩体结构的划分缺乏定量的描述,为了使隧道围岩结构的描述定量化,将Bieniawski的RMR岩体分级评分系统引进,对GSI取值进行定量化修正,并通过算例说明方法的应用,这为隧道围岩力学参数的估计提供了新的简便、经济、实用的方法。     

汽车电线束熔断器的选择

介绍在设计汽车电线束时,汽车熔断器(适用于12V电源系统)的一般设计思路和选用方法,以及在应用过程中应该注意的问题。     

某中体驾驶室的车身总布置设计

本文介绍了某重卡中体驾驶室车身总布置设计,首先对驾驶员A柱双目障碍角及左右后视镜视野进行校核,然后设计相应的雨刮器,并对所设计的雨刮进行运动分析、刮刷面积进行校核,校核结果均满足标准要求;最后以车身总布置图的形式将车身总布置设计及校核的其他关键参数体现出来。     

天津武清旧城区道路与管网规划简介

随着社会经济的快速发展,中国的城镇化水平越来越高,城市化率逐渐提高,原来旧城区的各项建设,特别是基础设施建设已经越来越不能满足要求,重新规划旧城区的各项建设特别是基础设施建设已经迫在眉睫。该文通过介绍天津武清区旧城区道路及管网规划主要内容,提出了在旧城区基础设施规划改造过程中应该注意的问题和一些经验教训,为以后同类工作提供一些粗浅经验。     

高速公路网交通安全设施规划及后评价

通过对我国高速公路网交通安全设施应用现状的分析,讨论并总结了高速公路网交通安全设施规划的作用、原则和方法,并针对目前规划方案实施后未及时进行相应的后评价的现状提出事故统计分析法与专家经验法相结合的后评价方法,以指导高速公路网交通安全设施的合理应用。     

道路动态透视图研究初探

可视化技术在科学计算和工程设计领域得到迅速的发展。道路可视化技术的应用有助于在道路工程设计方案比较中，对安全、景观、环境作出科学的评价。该项研究在国内刚刚起步。本文介绍了道路动态透视图的研究成果。