TBM掘进技术的发展与展望

18世纪发明蒸汽机,实现了第一次工业革命,交通工具得到了迅速发展,但交通设施和公路、铁路的发展却受到了当时隧洞掘进技术条件的约束。1846年出现了硝化甘油,1862年制成了第一台风动凿岩机,1866年发明了黄色炸药,世界各国才掀起了修筑隧道的高潮,施工方法一律采用钻爆法,钻爆法经过100多年的发展,有了喷锚支护、控制爆破、新奥法等技术,使隧洞施工向着全断面、大断面、机械化、高效率方向发展。隧洞掘进机TBM的问世1846年,在意大利与法国之间的MONCENIS隧洞施工中,为加速隧洞施工,Henri-JosephMaus开始将一组机械岩钻安装在钻架台车…     

开敞式TBM衬砌技术浅议

随着我国国民经济的发展,隧道及地下工程施工技术日新月异,特长隧道采用TBM施工也越来越普遍。目前世界上每年开挖的隧道有30％-40％是由掘进机完成的,我国从20世纪80年代末,水电部门开始引进国外先进的TBM进行水工隧洞施工,     

季节性冻土地区隧道冬季施工防寒保温措施

在黑龙江省、内蒙等季节性冻土区的公路、铁路建设中,隧道工程所占的比例越来越高.为了满足工期要求,隧道工程进行冬季施工尤为重要.以博牙隧道工程为例,提出了暖风炉隧洞洞内供热措施,有效地解决了季节性冻土区隧道冬季施工防寒保温问题,延长了施工时间,加快了施工进度,节约了成本,取得了明显的经济和社会效益,为今后同类隧道的冬季施工提供借鉴与参考.     

岩石隧道掘进机在城市轨道交通工程中的应用

目的 验证岩石隧道掘进机(Tunnel Boring Machine 简称 TBM)在城市轨道交通施工中的效果及其技术和经济上的可行性.方法 TBM利用回转刀具开挖,同时破碎洞内围岩及掘进,使用多种高新技术对全部作业进行制导和监控.从掘进机选型、施工阶段规划、掘进关键技术和监控测量系统等进行了分析.结果 TBM运用于城市地铁具有埋深浅、掘进精度高、环境保护要求高、工期衔接紧等特点;TBM需多次过站,合理可靠地过站方式,有针对性地加强初期支护和提前进行二次衬砌施工是过站成功的关键;超前地质预报和超前加固围岩是决定TBM能否快速、顺利通过不良地段的关键;TBM远程监控系统是隧道动态设计和信息化施工的可靠依据.结论 TBM应用于重庆地铁六号线技术上是可行,经济上是最优的.     

TBM导洞扩挖法修建长大隧道导洞布置方案优选

岩石隧道掘进机(TBM)导洞扩挖法修建长大隧道时导洞位置的布置对围岩稳定性、支护、扩挖施工存在重要影响,为了对TBM导洞法的导洞布置方案进行了优选,采用有限元数值模拟技术,分析了在较软弱岩体中导洞处于铁路隧道不同部位时对围岩稳定性的影响,并讨论了导洞位置对后续爆破扩挖施工组织的影响。研究表明:TBM导洞布置在断面顶部略向下的位置,且导洞外轮廓与隧道最终轮廓线最小间距宜为0.5 m左右。     

地质工作在TBM隧洞掘进中的重要作用

TBM（Tunnel Boring Machine隧洞掘进机）凭借其高质、高效、安全、环保的施工特点,广泛应用于水利、矿山、铁路等国民经济基础建设工程中。     

适应复杂多变地质隧道双结构TBM研制与应用

川藏铁路隧道建设面临着高原高寒、地形高差大、地质条件复杂等方面严峻挑战，应用全断面隧道掘进机（Tunnel Boring Machine）是高效建成川藏铁路隧道的有效途径之一，但常规TBM已无法满足复杂地质多变隧道施工要求。为保障TBM安全、高效施工，提出了一种适应极端复杂地质环境的新型双结构TBM，首先，探讨了不良地质下传统TBM的适应性，分析了敞开式TBM在极端复杂地质环境下隧道变形机理；进一步地，针对不良地质下敞开式TBM施工痛点，基于常规敞开式TBM结构，开展了预留超前地质预报接口、主机结构增强、强化支护能力和清渣能力、释放地应力、安全防护措施等一系列创新性设计，并建立了常规地质“网-喷-锚”敞开支护和不良地质“钢管片-辅推”封闭支护的双结构支护体系；最后，依托于色季拉山项目，评价了双结构TBM在不良地质条件下的适应性，现场整体掘进率表明，应用效果良好。对于解决TBM复杂地质条件下施工有一定的借鉴意义。     

结合引黄工程北干线Ⅳ标段 谈使用TBM施工需注意的事项

山西省万家寨引黄工程北干线1号隧洞前期准备工程Ⅳ标为采用双护盾TBM（全断面岩石掘进机）施工长约25公里的地下隧洞工程，该工程的地质条件比较复杂，涉及含水洞段、煤层洞段、煤矿采空区、岩溶与风化洞段、围岩破碎及土洞和半土半岩等洞段，施工难度大，承包商为中奥联合体，合同采用的是FIDIC合同条款。目前Ⅳ标已完成掘进开挖18公里，TBM施工洞段专业技术性强，     

综合预报技术在TBM隧道掘进中的改性应用

基于TBM隧道施工的特点和地质适应性方面的局限性,单一的超前地质预报方式较难满足TBM施工的需求,实际施工中易因偏差导致采取的应对措施不足而造成TBM停机的状况发生,为解决此类问题本文通过分析TBM施工常用的地质预报方式原理以及适用范围,选择性地提出“长距离整体预报+中距离重点分析+短距离循环对比”的综合预报技术,成立超前地质预报应用管理小组,加强预报过程实施、结果研判以及现场应对管理。依托在大瑞铁路高黎贡山隧道应用实践,验证了综合预报技术可以增加超前地质预报的准确性和对施工的指导性,做到了不同探测方法的结果的相互验证和相互补充,可为以后TBM施工提供借鉴。     

大伙房水库输水工程TBM施工管理方法

根据辽宁省大伙房输水工程隧洞施工条件及特点,选用3台开敞式TBM进行施工,并在实践中总结了一套TBM施工管理方法,可供同模式TBM工程施工参考.     

全断面岩石掘进机开挖单价分析

全断面岩石掘进机 (TBM)作为一种综合的高科技产品在长隧洞的施工中已充分展示了它的先进性和高生产力 .但由于TBM的特殊性使其定额标准难以确定 ,给方案初选带来难度 .通过调研国内外大量大直径TBM施工工程 ,对TBM开挖单价进行了分析 ,总结出大直径全断面掘进机开挖单价分析方法 ,并以具体实例验证了此方法的合理和先进性     

隧道施工公路路面沉降规律和控制标准研究

新建铁路大量出现下穿既有公路的交叉工程,隧道施工沉降将影响公路行车安全,急需建立下穿公路隧道施工沉降控制标准.本文根据公路运营安全平整度要求,揭示了公路维修标准平整度与隧道施工路面最大沉降值的关系;应用正交数值试验方法,提出了不同等级公路路面允许的隧道施工沉降值及沉降速率.     

大断层区隧洞TBM施工超前注浆加固计算

利用三维有限元方法,计算研究大型断层区超前注浆加固后在TBM开挖过程中隧洞变形稳定情况.通过一系列算例计算,分别考察了隧洞埋深、注浆加固环力学特性和厚度、断层材料的力学特性等对隧洞变形稳定的影响情况,从而加深了对大断层区注浆加固规律性的认识,得出的结论可用于指导大断层区隧洞TBM施工超前注浆加固工作以及今后的研究工作.     

勘察阶段深埋长大隧中道煤层瓦斯涌出与突出的预测研究

公路、铁路深埋长大隧道在勘察设计阶段如何进行煤层瓦斯的预测与评价工作,尚无成熟经验.但是,运用瓦斯地质的基础理论和测试方法,结合隧道工程地质特点,在勘察阶段预测煤层瓦斯的涌出与突出,是可行的.煤层瓦斯的涌出与突出,主要与煤层瓦斯含量、压力及影响瓦斯赋存的地质因素有关.作者在勘察阶段着重进行地质因素调查、分析,并采用地勘阶段适用的测试方法,建立了瓦斯突出的综合判据,初步建立了勘察阶段瓦斯地质工作的思路与方法.     

双护盾TBM施工隧道中的综合地质预报案例分析

为了分析双护盾TBM施工隧道超前地质预报技术的应用效果,通过对双护盾TBM的施工环境的分析,明确TBM施工隧道地质预报工作的难点。采用被动源HSP法、主动源ISP法和RTP法进行西藏DXL隧道的综合预报,并结合案例,分析了综合预报技术在双护盾TBM中的探测效果。结果表明,通过被动源HSP法、主动源ISP法探测掌子面前方地层构造界面分布位置与规模,辅以RTP法探测异常区富水特性,能较好地实现双护盾TBM施工隧道前方不良地质体的预报,有效地指导施工。     

隧洞掘进机开挖的围岩-支护系统联合承载数值分析

对隧洞掘进机(TBM)开挖过程围岩-支护的联合承载特性进行了数值分析.首先详细分析了在TBM掘进时,围岩和支护的相互作用过程和各种荷载的属性.然后,提出了TBM施工围岩稳定和支护受力的计算方法,主要考虑了施工作用力、开挖荷载和外水压力荷载.提出了确定TBM施工过程中围岩单独承担开挖荷载比例的计算方法.最后结合某大型供水工程,采用上述方法分析了TBM掘进段II—V类围岩稳定和支护受力特性.计算结果既符合一般规律,也提供了定量评估围岩承载能力的方法,能够充分反应不同岩性下围岩-支护系统的联合承载特性,并从数值分析角度论证了衬砌设计的合理性.     

双护盾全断面掘进机（TBM）水工隧洞施工质量监理要点

一、双护盾全断面掘进机（TBM）水工隧洞施工的监理理论基础 1、TBM的掘进技术对监理提出的要求 从20世纪60年代逐渐发展起来的TBM掘进技术，经过国内外科技人员30多年的不懈努力，目前已日趋成熟，作为衡量隧洞掘进技术的掘进速度，TBM表现出了绝对优势。这正是它能够迅速发展的主要原因，特别是在长隧洞中的运用被列为首选方案。1985年，用TBM开挖并已贯通的世界著名隧洞一英吉利海峡，最大日进尺75米。     

大断面小净距公路隧道施工影响分析

以佛羊岭隧道工程为研究背景,采用上下台阶法进行施工,以FLAC3D有限元软件为计算平台,建立大断面小净距公路隧道有限元模型,对隧道模型进行数值模拟分析。研究地表沉降、围岩与衬砌结构应力,并提出相应的监控和加固对策。数值分析结果表明:先行隧洞上部地表沉降比后行隧洞大,后行隧洞的施工会增大先行隧洞竖向位移,使先行洞的最大主应力和最小主应力出现不同幅度的增加,隧道衬砌结构应力集中于拱腰至拱脚范围区域,先行洞支护结构对于后行洞开挖起到稳定岩体的作用,后行隧道的开挖会使中夹岩柱出现应力集中,在施工时应注意对隧道围岩采取加固措施。分析结果能够为大断面小净距公路隧道的设计和施工提供科学依据。     

基于隧道掘进机掘进过程的岩体状态感知方法

针对现有技术无法预先、实时获取隧道掘进机（TBM）掌子面岩体状态参数的问题,提出基于TBM掘进过程监测的岩体状态感知方法. 以吉林引松供水工程TBM施工隧道为依托,分析TBM掘进过程中掘进参数的变化规律,建立TBM掘进参数与岩体参数数据库,研究TBM设备参数和在掘岩体参数之间的相互关系. 分别采用分步回归和聚类分析的方法建立岩机关系模型,利用监测TBM掘进参数实时感知岩石强度、体积节理数和围岩等级等参数. 以石灰岩和花岗岩地层为例,对TBM在掘岩体参数的预测值与实际值进行对比. 结果表明,利用提出的岩体状态感知方法预测的岩石抗压强度UCS和体积节理数与实际值的误差小于18%,预测当前围岩等级与实际岩体状态基本一致,验证了研究结果的准确性.     

大断面小净距公路隧道施工影响分析

以佛羊岭隧道工程为研究背景,采用上下台阶法进行施工,以FLAC3D有限元软件为计算平台,建立大断面小净距公路隧道有限元模型,对隧道模型进行数值模拟分析。研究地表沉降、围岩与衬砌结构应力,并提出相应的监控和加固对策。数值分析结果表明:先行隧洞上部地表沉降比后行隧洞大,后行隧洞的施工会增大先行隧洞竖向位移,使先行洞的最大主应力和最小主应力出现不同幅度的增加,隧道衬砌结构应力集中于拱腰至拱脚范围区域,先行洞支护结构对于后行洞开挖起到稳定岩体的作用,后行隧道的开挖会使中夹岩柱出现应力集中,在施工时应注意对隧道围岩采取加固措施。分析结果能够为大断面小净距公路隧道的设计和施工提供科学依据。