鄂北工程宝林隧洞TBM设备选型及应用研究

鄂北地区水资源配置工程宝林隧洞长13.84 km,中段10.56 km采用1台直径4 m敞开式全断面岩石掘进机施工,刷新了国内开敞式最小洞径TBM新纪录。结合具体的工程地质条件,系统介绍了宝林隧洞工程施工方案选取及TBM选型方法,分析比较开敞式和护盾式TBM的适用性,探讨合理选择TBM机型的依据,并总结TBM在鄂北工程应用中取得的经验,以供类似工程TBM选型参考。     

开敞式TBM在吉林中部引水工程灰岩岩溶隧洞中的应用

开敞式TBM在我国山岭隧道施工中应用较多,然而在含有灰岩岩溶地层的长大隧洞中应用较少。通过对开敞式TBM在长大隧洞中快速掘进条件进行分析,提出了开敞式TBM穿越长距离灰岩岩溶地层的快速掘进技术。在此基础上,总结了吉林省中部城市引松供水总干线施工四标段TBM穿越灰岩岩溶段的具体措施和关键技术,结合实际情况对开敞式TBM穿越灰岩岩溶构造地层的预报、处置等措施给出了建议。     

开敞式TBM在塑性变形洞段的施工

从设计和施工的角度,总结了开敞式TBM在塑性变形洞段施工的经验和教训。主要是:(1)塑性变形洞段的TBM施工,更适合于采用开敞式TBM;(2)及时进行仰拱封闭,可以有效地阻止围岩塑性变形的大幅度增长;(3)采用开敞式TBM施工隧洞的断面尺寸设计,应预留允许的收敛变形量;(4)采用开敞式TBM施工,应适当配备超前加固、初期支护的辅助设施,保证施工安全、顺利地进行。     

变更TBM设备选型和支护衬砌方式的比较论证

大伙房输水隧洞TBM施工段,在初步设计阶段推荐采用双护盾TBM和预制混凝土管片衬砌.在招标设计阶段经深入比较论证后,决定改用开敞式TBM和锚喷支护、模筑混凝土衬砌.本文根据双护盾和开敞式TBM的结构特点及其适用性,从本工程的工程地质条件、现代隧洞工程支护系统的设计理念、衬砌结构设计对施工质量的影响及技术经济等方面,对两种TBM型式及支护衬砌方式进行了比较论证.开敞式TBM和锚喷支护、模筑混凝土衬砌,是本工程最优的选择.     

开敞式TBM施工隧洞断面设计

文中阐述了开敞式TBM施工特点、隧洞断面尺寸表达式及其设计原则。对于采用开敞式TBM施工的隧洞,其断面设计必须预留允许的周边收敛位移量;贯穿施工全过程实行动态设计;如采用一般加固处理措施不足以遏制周边位移的持续发展,应果断进行仰拱封闭。     

开敞式TBM洞内拆卸技术研究

本文简要介绍了某引水隧洞工程开敞式TBM拆卸前施工准备和洞内拆卸过程,并以其中1台TBM拆卸过程为例进行具体研究说明,从而论证出此项技术在施工方法、施工进度等方面呈现出的优越性,可供类似隧洞工程φ8.5m级开敞式TBM洞内拆卸施工提供借鉴。     

TBM地下组装洞室的设计与施工

锦屏二级水电站引水隧洞工程采用三台TBM进行施工,受现场自然条件的限制,TBM均在洞内进行组装。结合现场工程地质条件和TBM设备自身结构尺寸及其组装工艺、工程成本等对组装洞室进行了科学合理的设计和施工。本文结合该工程和国内典型的开敞式TBM工程实例,对开敞式TBM组装洞室的设计和施工进行了总结。     

开敞式TBM取消预制混凝土仰拱的施工

在采用开敞式TBM进行硬岩隧洞工程施工中,铺设预制混凝土仰拱,是隧洞永久衬砌的一部分,施工期间则可形成排水系统并作为运输轨道的基础.在国内的开敞式TBM施工中,大伙房水库输水工程首次取消了预制混凝土仰拱,代之以型钢轨枕铺设轨道,施工方便快捷,节省投资,为充分发挥TBM快速掘进的优越性创造了条件.实践证明,这是一个成功的经验.     

仰拱喷射混凝土施工及设备改造技术应用研究

开敞式TBM掘进支护施工的难点是仰拱施工,及时进行仰拱施工对隧洞安全、工程质量具有重要意义。但开敞式TBM由于设备功能限制,在选择仰拱施工方式上受到较大局限,从而大大增加了仰拱施工的困难。针对巴基斯坦N-J工程中使用的2台开敞式TBM,结合工程和设备实际条件,通过反复试验和实际应用,对仰拱混凝土喷射施工方法和设备改造方案进行了深入研究和分析,最终找到了一种简便可靠且行之有效的仰拱施工方法。可为类似工程和在TBM设备上解决仰拱施工问题提供一些具有实际应用价值的经验。     

某水电站引水隧洞TBM支护选型设计

国外某水电站引水隧洞采用TBM和钻爆段结合的施工方式,基于引水隧洞所处的基本地质条件,通过对敞开式和DSU钢管片两种不同的TBM二次支护型式进行深入地计算和比较分析,确定了采用开敞式TBM,喷锚支护型式;同时,对比不同衬砌设计厚度,进行受力分析,确定安全及经济合理的TBM衬砌厚度。     

开敞式TBM隧洞断层破碎洞段变形钢拱架更换技术

在开敞式TBM隧洞中,钢拱架支护为不良地质洞段加固的一项重要措施,如其发生变形,将侵占隧洞设计断面;如变形过大,将会直接影响TBM配套台车、皮带机等设备的顺利通过。以某开敞式TBM隧洞断层破碎洞段中已发生变形的钢拱架为例,介绍了安全、快速地对变形钢拱架进行更换的施工技术,恢复原设计断面尺寸,保证了TBM设备安全、快速地通过该地层。     

激光准直监测法在TBM隧洞施工中的应用

在开敞式TBM隧洞施工中,目前常用的净空位移监测方法难以有效实施。本文提出了基于三点量测的激光准直监测法,并对大伙房水库输水隧洞工程中各类围岩进行监测,结果表明:该方法技术可行,精度符合TBM施工环境下位移控制的监测要求,可在类似隧洞施工监测中发挥作用。     

大断面超长输水隧洞的施工特点

文中扼要地介绍了大伙房水库输水工程的地质条件、工程本身及其设计上的一些特点,即:输水隧洞长85.32 km,开挖洞径8.00 m,是目前世界在建同等规模最长的隧洞;具有十分优越的输水条件;隧洞施工采用以TBM为主、钻爆法为辅的联合施工方案施工;并根据具体条件,分别采用逆坡掘进和顺坡掘进、洞外组装TBM直接进洞和洞内组装TBM方式;在国内首次采用了连续皮带机出渣方案;选择与地质条件相适应的开敞式隧洞掘进机;单机连续掘进长度按20 km左右控制;而且在TBM施工段中间设置了施工支洞,从而确保了TBM单机掘进长度等。     

敞开式TBM特长隧洞连续出渣方案

结合隧洞长、坡度大、TBM连续掘进等施工特点,采用皮带机连续出渣方案,布置支洞固定皮带系统和主洞皮带系统,高效地将刀盘前端渣料输送至洞外中转渣场,以满足开敞式TBM连续出渣施工需要。     

宝林隧洞TBM应用及施工地质工作方法

TBM在宝林隧洞的应用带来较多优势的同时,也为施工地质工作带来新的难题。为了指导工程安全施工和充分发挥工程的目标效益,同时为工程验收和运行期研究有关问题提供地质资料,首先以TBM在宝林隧洞中的适宜性评价和不良工程地质问题分析为出发点,提出了TBM施工中具有针对性的施工地质工作方法和不良地质问题的处理建议。     

开敞式TBM施工隧洞堵水灌浆的应用

新疆YE输水隧洞SS段Ⅲ标洞段采用开敞式TBM掘进,该段富存地下水,在掘进中出现多处渗水、涌水情况,由于开敞式TBM设备及工作环境,对于堵水灌浆的效率及质量要求较高,针对该工程对不同方案堵水灌浆材料,结合工艺应用进行说明和对比分析。     

开敞式TBM在大伙房输水隧洞工程中的应用

文中分别从设计和施工角度,全面论述开敞式TBM在大伙房输水隧洞工程中的成功应用,介绍了3台TBM完整的施工过程,不同工况条件下的施工措施以及针对不良地质洞段涌水、塌方、更换主轴承和卡机等事故采用的处理方式。此外,还介绍了与TBM相匹配的连续皮带机的成功应用,全环内通式衬砌台车和仰拱衬砌台车的研制与应用,所有这些均展示了未来地下工程施工技术发展的美好前景。     

岩体声波测试在TBM掘进中的应用

在湖北省鄂北地区水资源配置工程宝林隧洞TBM掘进施工中,文中通过现场声波测试确定岩体的松动圈范围及其动弹性模量,为TBM掘进期间隧洞支护设计提供参数,为优化支护设计及合理施工提供了依据。     

开敞式TBM设备技术改造研究与探讨

在我国长距离输水隧洞建设中,全断面硬岩隧道掘进机TBM应对复杂地质条件能力强,掘进速度快等特点在引水工程中得到广泛应用。文章结合隧洞工程地质条件和开敞式TBM设备现状,对TBM设备的刀盘、机械系统、通风除尘系统、主驱动、液压系统、电气系统及后配套进行检修改造。经多参数综合表明,改造后TBM性能良好,适应性提升。研究成果对指导该领域设计施工具有一定的指导作用。     

菲律宾卡利瓦大坝项目TBM选型研究

为选择菲律宾卡利瓦大坝项目输水隧洞施工合适的TBM类型,笔者从地质条件、工期、施工安全与环境和经济性等方面对敞开式TBM和双护盾式TBM进行比较研究,最终选择双护盾式TBM作为输水隧洞TBM洞段的施工设备。研究成果可为具有施工隧洞长、洞径小、地质条件较差等特点的隧洞施工如何进行TBM选型提供参考。