TBM的刀具改性与辅助破岩技术研究现状

硬岩掘进机(TBM)主要依赖滚刀-岩石界面的滚压作用进行隧道掘进作业,滚刀刀圈磨损严重、更换频繁,严重影响TBM掘进效率.本文介绍了TBM滚刀破岩原理与典型失效形式;从滚刀材料改性和结构优化角度归纳总结了TBM刀具改性的研究现状,指出单纯的滚刀改性优化对TBM掘进效率的提升作用有限;进而介绍了水射流、超声、激光和微波等外加物理场辅助破岩技术的研究进展;最后,从岩石力学性能化学弱化角度探讨了辅助破岩技术的新思路.     

我国自主研制的“彩云号”TBM成功应用

正【本刊讯】"云南十八怪,火车没有汽车快,不通国内通国外。"这句曾广为流传的民谣将真正成为历史。4月21日,与"歼20""C919"共同当选央企十大国之重器的"彩云号"TBM(硬岩掘进机)在云南大瑞铁路高黎贡山隧道成功穿越第一个地层交接涌水带,掘进里程突破500m,单日掘进最高达到32.14m,这标志着我国自主研制的最大直径TBM在铁路隧道的首次成功应用,意味着高     

复合式TBM施工的设备材料成本管理和控制

正铜锣山隧道属于重庆市轨鼓通6号线的二期工程,双线隧道,单洞全长5630m,其中地质条件复杂,穿越煤层、瓦斯、岩溶发育带、石膏岩、断层带和都市生活密集区,地质有软有硬,传统单一的TBM掘进机不能满足施工要求,为此从美国罗宾斯公司引进了复合式TBM。复合式TBM整合了硬岩掘进机与盾构机的优点,适应地层更加广泛。在铜锣山隧道施工过程中,复合式TBM配件材料达2000多种,如何进行设备配件及材料的成本控制,是一项全过程高效配合、有计划的工作。     

变约束条件下硬岩掘进机推进系统动态特性

硬岩掘进机在复合地质条件掘进时刀盘的波动载荷引起撑靴支撑刚度的变化,它们的耦合严重影响硬岩掘进机动态特性。应用Lagrange法建立硬岩掘进机推进机械系统动力学模型,研究岩石变形和不同撑靴支撑刚度下TBM进行直线和曲线推进时动态特性响应。结果表明,直线掘进时,岩石的变形和失效导致TBM掘进速度发生变化,掘进方向的位移变小,曲线掘进时撑靴与岩石的接触刚度变化对运动特性影响更为明显。     

臂式掘进机现状及其在遂道施工中的应用

目前,隧道施工方法主要有钻爆法和综合机械化掘进法（简称“综掘法”）。机械化施工具有效率高、作业环境好和安全性高等特点,是会后隧道施工的必然趋势。掘进机皇综掘法的主要设备,是一种集切割吉石、装载、转运石碴、降尘等多种功能于一体的大型高效联合作业机械,具有连续掘进、无爆破震动、对围岂振动小、减少超挖、节约衬砌材料等优点。掘进机又分为全断面和部分断面掘进机。在大断面、长距离硬岂隧道的掘进中,全断面掘进机（ＴＢＭ）发挥了重要作用。例如,世界著名的英吉利海峡海底隧道就是用１１台全断面掘进机完成的;我国“西康”铁蹈中的奏岭隧道即采用两台德国产ＴＢ８８０Ｅ全断面掘进机施工,单台平均月进尺３１２ｍ,最高日进尺４０．５ｍ,取得了很好的施工效果。但是全断面掘进机作业线投资偏高,对隧道围岂地质和断面适应性差,影响了其使用的广泛推广。臂式掘进机是一种部分断面掘进机,其截割臂可以上下、左右自由摆动,能切割任意型状的隧道断面。臂式掘进机集开挖、装碴和自动行走于一身,进退自如,操作灵活,对复杂地质适应性强,便于支护,可以适应中、软岩隧道不同的施工方法,因此是中小型中、软岩隧道的理想开挖工具。     

国产首台大直径岩石隧道掘进机穿隧成功

正日前,在吉林省引松供水工程总干线二标段,"长春号"岩石隧道掘进机穿隧成功。"长春号"是中国铁建重工集团、中国铁建十八局集团联合科研院校依托国家863计划重点项目"大直径硬岩隧道掘进装备关键技术研究及应用"自主研制的国产首台大直径敞开式岩石隧道掘进机。施工标段隧道全长22.6 km,最小开挖直径7.9 m,最大埋深750 m,最浅埋深34 m,主要岩层为凝灰岩和花岗     

中铁装备突破盾构机机头架耐磨钢带焊接工艺技术

<正>近日,中铁装备公司通过技术攻关,成功突破了"盾构机机头架耐磨钢带焊接工艺技术",并应用于公司承担的国家"863、973"计划直径8.03m全断面岩石掘进机(TBM)的机头架。由于硬岩盾构机的耐磨钢带制作工艺异常复杂,焊接工艺技术长期被国外垄断,产品全部依靠进口,增加了国内硬岩盾构加工组装成本。     

全断面岩石隧道掘进机液压技术研究现状

采用硬岩隧道掘进机进行隧道施工具有安全、快速、高效、经济、环保的优势,尤其是大直径、大埋深、长跨度、岩石地质的隧道掘进。液压系统在硬岩隧道掘进机上有着重要的地位,它涉及支撑、推进、换步、护盾等多个重要子系统的驱动和控制。本文对其液压系统在系统设计与控制、系统振动、安全与可靠性及节能技术方面的研究现状进行总结,并对液压技术的研究进行展望,以期为硬岩隧道掘进机液压技术的深入研究提供借鉴。     

基于能量法的TBM滚刀磨损机理分析研究

滚刀的磨损消耗是全断面岩石隧道掘进机(Tunnel boring machines,TBM)掘进成本的重要组成部分。针对于此,基于中国秦岭和挪威R?ss?ga硬岩隧道的实际工程数据,使用能量分析的方法对滚刀磨损进行了分析研究。提出了滚刀刃单位磨损功和等效磨损函数,通过分析刀盘上不同区域滚刀的运动、受力和磨损机制,建立了基于各刀位滚刀破岩载荷、滚刀安装参数和TBM掘进参数的滚刀刃单位磨损功计算公式。通过求解8.8 m和7.23 m直径TBM的等效磨损函数,并计算相应的滚刀刃单位磨损功,对比分析了不同刀盘、不同地质条件和不同刀盘区域的滚刀磨损,发现:等效磨损函数与滚刀寿命系数(CLI)成反比,等效磨损函数的对称轴位置取决于滚刀布局,对称轴位置的滚刀破岩和磨损状态最理想。揭示了刀盘内侧和外侧区域滚刀高磨损率的原因,提出了增大刀盘内侧滚刀间距、增大30°~40°倾角的边滚刀数目的滚刀布局建议。     

EBH315悬臂式掘进机在硬岩巷道中的应用

在阐述EBH315相关技术参数以及技术特点的同时,以古龙煤矿为实例,对EBH315悬臂式掘进的工作概况、劳动组织进行介绍,并研究该掘进机在硬岩(f=10~13)巷道中的具体应用效果。经过研究与对比,结果表明,EBH315悬臂式掘进进尺比传统的凿岩放炮进尺提高2倍,同时可以有效改善巷道成型、降低劳动强度。     

基于现场测试的硬岩掘进机振动特性

硬岩掘进机(tunnel boring machine,简称TBM)在滚刀破岩力的强冲击激励下振动剧烈。从激励、结构和边界条件等方面分析TBM的振动机理,指出TBM动力学理论建模的难点,提出基于现场振动测试研究TBM振动特性和指导理论建模。根据施工环境,确定TBM现场振动测试方案,包括测试系统组成、测点布置和数据采集,应用于实际工程中TBM掘进振动加速度测试,基于现场测试数据分析TBM的振动特性。结果表明,主轴承附近电机测点的振动加速度有效值达20~30m/s~2,主梁、撑靴测点的振动加速度达到3~6m/s~2,刀盘驱动系统的振动频率较高,支撑-推进系统的振动频率较低,TBM子结构表现为多模态耦合振动。现场测试揭示了振动机理,为TBM动力学建模分析和减振设计提供了技术依据。     

掘进机刀具螺栓失效分析

我国首次引进的全断面硬岩隧道掘进机（ＴＢＭ，德国Ｗｉｒｔｈ公司生产），于１９９７年底在全国最长的隧道──秦岭隧道投入使用。由于刀盘刀具螺栓的失效，造成ＴＢＭ在掘进过程中刀具处于失控状态，甚至发生掉刀等严重事故，严重地影响了ＴＢＭ的正常掘进。据不完全统...     

掘进机监造的体会

铁道部引进的TBM掘进机是铁路系统有史以来购买的单机价格最高的设备。我们工厂监造组在德国的生产厂执行了3个月的监造任务,回顾这段经历,不仅深刻认识到监造的正确性和必要性,也由此对我国对外招标采购重大设备的工作有了某些体会。 一、必须对重大设备的生产过程进行监造 秦岭隧道长度为18.4km,是我国最长的单线铁路隧道。铁道部决定采用两台直径8.8m、长220m的TBM（即隧道钻孔设备）全断面掘进,以加快隧道的修建速度。     

硬岩掘进机可掘进性分级性能预测模型的建立及实施

硬岩掘进机(TBM)性能预测是关于掘进机选型、设计和施工的核心问题。文中基于复杂地质条件下TBM掘进性能分级预测的前期研究工作,提出依托样本数据,建立在不同岩体可掘进性等级条件下,以特定岩体掘进指数(SRMPI)为性能预测指标,融合地质、施工等领域参数的TBM性能预测模型。在此基础上,通过模型细化和科学推导得到TBM其他系统级性能指标,从而建立完备的TBM性能预测体系。将所建模型应用于兰渝铁路西秦岭隧道工程的某一施工标段,预测结果验证了该模型的科学性、有效性和指导施工的可操作性。     

聚焦主业，着力打造产业集群

<正>近几年,济南重工在各级领导、专家学者和业界同仁的鼎力支持下,依托自身的研发优势和制造能力,成功实现了企业转型升级。下一步,公司将继续聚焦主业,围绕轨道交通及地下空间开发装备领域重点发力,纵向构建产业链条,横向凝聚产业集群。一是打造全断面隧道掘进机制造基地。公司现已形成隧道掘进机年产50台套的能力,将继续开展大规格泥水平衡盾构、硬岩TBM、地下管廊建设专用盾构、异型断面盾构     

铁建重工 ZTT7565型双模式斜井TBM

正产品亮点具有盾构和TBM 2种模式,能够适应软岩、硬岩和复合地层不同地质的开挖掘进,是长距离大坡度斜井施工的创新之作。该设备集开挖、衬砌、出渣、运输、通风、排水等功能于一体,同时具有盾构和TBM 2种模式,通过模式转换,能够适应软岩、硬岩和复合地层等不同复杂地质的开挖掘进。该机具有施工安全性好、施工速度快、隧道成型质量高、     

φ200mm微型TBM试验台液压系统设计与仿真

随着"一带一路"战略的实施和基础设施建设的迅速发展,全断面隧道掘进机(TBM)用于开挖隧道越来越普遍,但相应用于科学研究的TBM试验机却很少.微型TBM能够掘进直径(φ)200mm的岩石隧道,试验台能模拟深部巷道/隧道在岩爆条件下TBM开挖过程,合理反应出实际TBM施工过程中与岩石的相互作用.利用AMESim工具对试验...     

一种EPB&TBM双模盾构机刀盘结构设计及有限元分析

针对隧道掘进区间长、地质情况差异较大、地层变化复杂、单一模式的盾构机刀盘已难以适应掘进任务的情况,设计一种适应于EPB(土压平衡)和TBM(硬岩掘进机)两种模式的盾构机刀盘结构,详细介绍了两种模式下刀盘转换流程,对刀盘结构进行了受力特性有限元分析,获得了刀盘的应力及变形情况.结果表明,双模刀盘满足强度和刚度的要求,能适...     

基于水力喷射压裂功能的掘进机设计

应用水力喷射压裂技术作为掘进机的破岩机理,通过对巷道掘进作业中的岩石、半煤岩进行预压裂,降低了掘进作业中掘进机的进给力,提高了工作效率,减少了截割头磨损和截割过程中产生的粉尘,提高了整机可靠性,实现了低投入高环保的硬岩掘进,对井下巷道硬岩掘进及高效掘进具有重大意义。     

掘进机械路在何方?

正在工程机械行业发展暂不如人意之时,掘进机械也迈入了自身发展的关键一步,是借势而上还是亦步亦趋,在机会又一次展现在行业面前时,企业的未来手段和眼光,也又一次面临市场的考验。掘进机械,指的是全断面隧道掘进机(盾构机、硬岩掘进机、顶管机等)、水平定向钻、悬臂式巷道掘进机等产品,其主导产品是全断面隧道掘进机。而全断面隧道掘进机是目前世界上最先进的隧道专用施工机械,也是高端装备制造业的标志性产品。从英国在1825年首次使用盾构机开掘海底隧道开始,该类产品被越来越广泛地应用于各类隧道建设,经过多年的技术发展,在20世纪50年代以后,达到技术成熟并大规模使用。目前据不完全统计,全