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。     

TBM施工地下水预报技术初探

钻爆法施工隧道地质超前预报技术已基本成熟,但适合于TBM施工的地质预报技术的相关报道并不多,至于TBM施工地下水的预报难度就更大了。在此基础上,提出TBM施工地下水预报研究的总体思路和具体思路。以锦屏二级电站为依托工程,分别采用HSP声波反射法、红外探测和岩体温度法进行TBM施工地下水预报。经实践验证,效果良好。同时,还对电法地下水预报技术和涌水量预测等问题进行了初步探讨。     

基于UMT-SPA法的TBM选型和适应性评价

研究了隧道掘进机（tunnel boring machine,TBM）适应性评价指标的选取,对TBM地质适应性评价进行了分析。进行TBM定量化选型对提高TBM的掘进效率、控制TBM施工风险有着重要的意义。选取对TBM类型较为敏感的7个指标构建评价指标体系,并进行了等级划分。运用乘法将层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)和熵权法(entropy weight,EW)归一化确定综合权重,构建了各指标的单指标隶属度函数,并计算出各指标的综合测度评价向量;为了优化未确知测度置信度识别准则,引进集对分析关联系数定量给出了各类型TBM适应性等级,通过比较分析发现均达到TBM选型的目的。对3个TBM隧道进行适应性评价和选型,选型结果与实际项目选型结果一致,说明该模型可以作为TBM选型的一种依据。     

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。     

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...     

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.     

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     

新疆某引水项目TBM选型计算与结构优化

针对新疆某引水工程,对敞开式、单护盾和双护盾3种类型的TBM进行对比分析,并综合工程地质、水文、工期及支护费用等条件,选择了敞开式TBM施工类型。为确保所选TBM满足施工要求,对关键参数进行计算、复核,并通过选用面板式箱形结构刀盘、刀盘刮渣板紧固螺栓缩进、实心弹性隔环、小倾斜角接渣斗斗板、主机皮带机增设护皮、设置2个污水箱以及后配套增加防水帘布等措施对其进行优化。     

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.     

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.     

TBM刀具三维破岩仿真

根据TBM现场施工的特点,探索在ANSYS LS／DYNA环境下建立TBM刀具三维破岩仿真模型的方法. 通过算例成功模拟了某型TBM常截面盘形滚刀滚压破碎混凝土的施工过程,获得了TBM盘形滚刀的三向力以及刀圈、混凝土的应力场、刀刃侧滑等信息,并对其进行了分析. 仿真结果表明:盘形滚刀破岩过程呈现明显的跃进式破碎的特点,刀圈侧滑以及应力集中等现象是造成刀具失效的主要原因.该结论为刀盘的结构设计和工程施工维护提供了基础数据.     

基于动态贝叶斯网络的TBM卡机风险预测

为了预测隧道机械施工时隧道掘进机（TBM）卡机风险,基于动态贝叶斯网络（BN）分析卡机概率系统. 通过专家知识以及解释结构模型确定风险因素和风险事件的因果关系,收集国内隧道机械施工地质条件实测数据,根据相关规范、研究成果和云模型云间划分法对风险指标进行区间划分,运用粗糙集分类原理对数据进行离散化,获取风险因素的原始先验概率和风险事件的条件概率. 结合软件GENIE,建立动态BN模型预测卡机风险. 结果表明：在无证据条件下,TBM卡机风险概率为8%;造成TBM卡机的关键风险因素是岩石类型、大量的地下水和断裂破碎带. TBM卡机的关键致因链为岩石类型→掌子面突泥涌沙→卡刀盘→卡机,大量的地下水→掌子面突泥涌沙→卡刀盘→卡机,高地应力→软岩大变形→卡护盾→卡机,围岩坍塌→卡护盾→卡机.     

极硬极高磨损岩石中的TBM隧道施工:问题,解决方案和辅助破岩方法

极硬极高磨损岩石将增大TBM刀具磨损、降低掘进速率,给施工带来极大挑战.为了应对该类地层,设备制造商和研究人员通过提高TBM性能和开发辅助岩石破碎方法,进行了大量探索.本文首先通过案例分析,概述了极硬岩中TBM施工的诸项挑战;其次,综述了硬岩TBM的技术突破和各种可以用于独立/辅助破碎硬岩的方法;而后,详细阐述了高压水...     

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.     

拆装式桁梁在TBM工作平台中的应用技术

简要介绍了拆装式桁梁在TBM施工中的应用实例,通过架设桁梁,解决了TBM设备的组装、出碴运输、翻碴机、备车场通道的难题,也为TBM工作平台在场地受限的条件下组装、施工运输、备车等形成施工通道积累了经验。     

TBM隧道综合超前地质预报及其在阳灵隧道的应用

超前地质预报对于实现隧道施工的信息数据化,灾害防治的有效化,施工支护的经济化等方面具有不可代替的作用。对比分析钻爆法中的超前地质预报方法在隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)特定的施工环境下使用的有效程度,提出综合“长短距离、物探钻探、声波电磁、重点平时”的TBM隧道施工下的超前地质预报体系的构想,并基于水平声波剖面法(horizontal sonic profiling, HSP)声波反射法、钻孔过程监测系统(drilling process monitoring, DPM)超前钻探、瞬变电磁仪等方法,利用三维正演计算的理论研究,进而压制了单一超前地质预报方法的多解性和误差叠加性,从而提高预报的精确度和可靠性。基于本研究的电磁响应规律以及去除电磁干扰研究,指导宜兴阳灵隧道瞬变电磁法的实际工程应用,并对预报结果进行总结对比,从而为今后工程提供借鉴参考。     

TBM隧道综合超前地质预报及其在阳灵隧道的应用

超前地质预报对于实现隧道施工的信息数据化,灾害防治的有效化,施工支护的经济化等方面具有不可代替的作用。对比分析钻爆法中的超前地质预报方法在隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)特定的施工环境下使用的有效程度,提出综合“长短距离、物探钻探、声波电磁、重点平时”的TBM隧道施工下的超前地质预报体系的构想,并基于水平声波剖面法(horizontal sonic profiling, HSP)声波反射法、钻孔过程监测系统(drilling process monitoring, DPM)超前钻探、瞬变电磁仪等方法,利用三维正演计算的理论研究,进而压制了单一超前地质预报方法的多解性和误差叠加性,从而提高预报的精确度和可靠性。基于本研究的电磁响应规律以及去除电磁干扰研究,指导宜兴阳灵隧道瞬变电磁法的实际工程应用,并对预报结果进行总结对比,从而为今后工程提供借鉴参考。     

硬岩隧道施工通风系统优化与抑尘效果评价

硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)在施工过程中会产生大量粉尘,粉尘是影响操作环境与工人身体健康的重要因素.为了进一步优化施工通风除尘效果,结合青岛地铁1号线双护盾TBM实际工况,使用Ansys-Fluent软件对隧道开挖过程进行数值分析.检测隧道各位置风速及粉尘质量浓度并与数值模拟结果...     

TBM引水隧洞瓦斯处理方法研究与应用

科学的瓦斯处理施工技术是保障隧道(洞)安全高效开挖的重要前提。目前在公路铁路隧道、煤矿巷道等领域瓦斯处理技术已相对成熟,然而在TBM引水隧洞施工中尚缺乏有效可靠的瓦斯处理方法。文章通过参照煤矿、铁路及公路等瓦斯隧(巷)道的处理方法,结合水利工程TBM施工隧洞的特点,系统地研究了适用于TBM施工隧洞的瓦斯处理方法。总结形成了一套适用于水利工程TBM施工隧洞的瓦斯处理方法,并依托北疆某TBM引水隧洞工程开展了创新性的瓦斯处理技术研究与现场应用,为后续类似工程提供了参考依据。     

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。