复杂地质条件下双护盾TBM掘进性能研究

针对复杂地质条件下双护盾TBM的掘进性能问题,以兰州市水源地建设工程输水隧洞双护盾TBM施工为背景,采用现场实测数据统计分析的方法,研究不同地质条件下双护盾TBM利用率、滚刀损耗及掘进速度。研究结果表明：(1)对于Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类围岩,TBM利用率随着围岩类别的降低而提高,但Ⅴ类围岩由于易发生涌水及卡机等事故,因此TBM利用率一般低于10%。(2)硬岩对TBM滚刀损耗明显高于软岩,硬岩随着围岩类别的降低,滚刀的损耗明显降低。(3)对于Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类围岩,随着围岩类别的降低,净掘进速度明显提高,TBM的平均掘进速度受净掘进速度和设备利用率两方面的影响;Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类围岩的平均掘进速度随着围岩类别的降低而提高,但Ⅴ类围岩受设备利用率极低的影响,其平均掘进速度最低。     

秦岭隧洞花岗岩段掘进机滚刀破岩规律及掘进特征

为更好掌握TBM掘进性能，以引汉济渭工程秦岭隧洞花岗岩段为研究对象，通过滚刀破岩试验与施工参数分析，获得了滚刀破岩机理，揭示了掘进速度、设备利用率等TBM掘进性能指标的变化规律。结果表明：在设定地应力条件下，随着贯入度增加，滚刀法向力增大，且其变化幅度增加、变化频率加快，增加了相邻滚刀间形成大岩片的数量；高地应力条件下，因多次发生岩爆，TBM平均掘进速度、设备利用率均较低；现场贯入指标、岩石掘进效率指标沿桩号的变化基本同步，但现场贯入指标能更好评价TBM破岩性能。通过调整支护、清渣和施工组织方式，提高辅助作业效率，并及时调整TBM掘进参数、改进滚刀刀刃材质，可保障TBM高效运行，为该隧洞TBM后续掘进提供相应对策。     

大伙房隧洞工程TBM的非掘进作业

本文提出了TBM非掘进作业的概念,非掘进作业一般均处在隧洞施工的直线工期上.大伙房隧洞工程的实践表明,非掘进作业占掘进作业时间的比率相当高,平均可达83%.因此,对于采用TBM施工的隧洞工程,设计和施工均应对非掘进作业给予充分的考虑,以便作出科学、合理的施工组织设计.     

TBM主机设备的维护保养

TBM主机系统组成复杂,对维护保养要求高。文中介绍了辽宁省大伙房水库输水工程I期工程TBM3施工段在TBM施工过程中TBM主机的状态监测,通过对刀具、润滑和液压等系统进行定期维护保养,保证了TBM的良好运行状态。     

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。     

大伙房水库输水工程TBM施工支护衬砌的优化设计

1工程简述辽宁省大伙房水库输水工程,主体工程为一条超长输水隧洞。输水隧洞全长85·32 km,采用3台TBM与新奥法联合施工,前21·61 km采用新奥法施工,后63·71 km中除有2 km采用钻爆法施工TBM通过外,其余采用3台TBM施工,每台TBM的掘进长度在18~20 km左右,TBM掘进开挖的隧洞洞径为8·0 m。2设计阶段的支护衬砌设计在设计阶段,TBM施工段均采用双护盾式掘进机,根据国内外的工程实例,其对应的支护型式大都是采用预制混凝土管片支护。本工程也采用预制混凝土管片支护。本工程开挖洞径8·0 m,为大口径TBM施工的输水隧洞,这在国际上并不多…     

大伙房水库输水隧洞施工中TBM作业方案的论证与实践

大伙房水库输水隧洞工程的施工,曾推荐采用以4台TBM为主、钻爆法为辅的联合施工方案。鉴于原TBM1施工段工程、水文地质条件极为复杂,如果采用TBM施工,将遭受地质灾害的风险。经深入论证后,决定减少1台TBM,将采用4台TBM的联合施工方案改为采用3台TBM的联合施工方案。工程建设过程中揭示的地质条件证明,将原施工方案中的TBM1施工段改用钻爆法施工,充分发挥了钻爆法在不良地质条件洞段施工的优越性,规避了昂贵的TBM设备可能面临的施工风险,保证了工程建设的顺利进行。     

大直径盾构高富水泥岩地层掘进关键技术研究

近年来，随着城市轨道交通的不断发展，城市轨道交通成为解决城市道路拥挤的主流。区间隧道断面也随之增大，施工质量要求也越来越高，对于盾构施工所面临的地层变化也越来越多元化、复杂化，大直径盾构施工成型隧道质量控制也越来越困难，尤其在高富水泥岩地层施工，防止盾构机掘进过程中喷涌、管片上浮、破损、错台保证成型管片质量，提高盾构掘进速度更是一项技术难题。以成都市轨道交通19号线二期工程蓝家店站-蓝天风井盾构区间下穿鹿溪河及鹿溪智谷人工湖施工为依托，研究大直径盾构机在富水泥岩地层中的掘进技术，从施工难点以及掘进控制技术等方面进行介绍，确保盾构机顺利、安全、高效下穿富水泥岩地层。     

TBM的原理和效能预测

通过对TBM的原理和效能预测的介绍,为隧洞工程人员提供有关TBM工作原理、技术说明、试验指标、经验公式和数据,以便对TBM的效能做出合理的估计,并为做好现场勘探工作、施工设备和方法的选择,以及为TBM的应用和管理提供帮助。     

地下输水管道阴极保护实验分析

辽宁省大伙房水库输水(二期)工程PCCP管线长154.4 km,根据对管线经过地区的土壤和地下水环境调查得知,土壤电阻率大部分在20~50Ω.m之间,部分地段氯离子含量偏高(150 mg/L),属于中等腐蚀环境,阴极保护设计也差别很大。为此,在全面开工以前进行阴极保护实验,为地下预应力混凝土输水管道阴极保护工程设计提供科学依据。     

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。     

TBM施工隧洞混凝土衬砌轴线的确定

根据TBM施工的特点,论述了TBM掘进轴线与设计洞轴线的关系.在全面满足结构设计、过水能力及质量控制标准的前提下,TBM施工隧洞二次混凝土衬砌轴线采用TBM掘进轴线是合适的.     

TBM施工隧洞富水段湿喷混凝土施工技术

湿喷混凝土由于粉尘少、回弹率低、喷射效率高、质量稳定可靠在地下工程中被广泛应用。但在富水地段,湿喷混凝土的质量和效果往往很难得到保证。通过对大伙房水库输水工程TBM掘进机湿喷混凝土的应用,积累了在富水地段湿喷混凝土的施工技术和经验,现将此施工技术和经验进行总结,以待为今后工程施工提供一些借鉴和参考。     

引汉济渭工程秦岭隧洞TBM的刀具选型试验

引汉济渭工程秦岭输水隧洞TBM施工遭遇超硬岩石,在试掘进阶段进度严重滞后于合同计划指标。为了减少刀具更换时间、促进施工进度,将刀具选型试验作为突破口。通过利用各厂家提供的刀具进行TBM试掘进,将每家2把刀具交叉安装在相应刀位上,在试验过程中进行磨损量测试、岩石抗压强度测试。从这两项指标定量分析刀具选型,结合过渡区域刀具磨损量及速率、面刀区域刀具磨损情况、整刀使用寿命、极限磨损情况、2 km试掘进阶段刀具消耗情况,综合评价各类型刀具性能。结果表明,受掌子面平整度、岩石强度及石英含量影响,不同部位的磨损量、变形都存在较大差异,尤其不同处理工艺的刀具,其耐磨值和稳定性决定着TBM的掘进速度。研究成果对超硬岩隧洞TBM刀具的选取具有一定的参考价值,也对刀具材料的研究提供了基础数据。     

高磨蚀性硬岩地段敞开式TBM掘进参数优化和适应性研究

通过论述敞开式TBM的施工特点,结合敞开式TBM在引汉济渭工程秦岭隧洞高磨蚀性硬岩地段施工的具体情况,详细陈述敞开式TBM在隧洞掘进过程中遇到的典型问题及现场采取的施工措施,对TBM在高磨蚀性硬岩地段掘进中掘进速度的影响因素和敞开式TBM适应能力进行分析。结果表明,在高磨蚀性硬岩地段,TBM掘进参数拟定宜采用高转速、低贯入度、高推力、低扭矩的"两高两低"模式。研究成果为引汉济渭工程秦岭隧洞TBM施工段岭南工程后续掘进施工提供了掘进施工依据,且对实现TBM快速掘进提出了具体建议。     

双线大直径输水隧道建设对既有桥梁及桩基的影响分析

为准确分析双线大直径输水隧道下穿对既有桥梁结构的影响,构建桥梁-地层-桩基-盾构隧道高精度数值仿真模型,对桥梁桩基结构及盾构过程进行精细化模拟,结合基于智能算法的土层参数反演模型,获取更接近真实情况的土层参数,以提高数值模拟精度。结果表明：输水隧道盾构开挖引起的地表最大沉降量为15.01 mm,基于反演的地表变形计算结果与实际监测值的误差减少约70%;盾构隧道双线开挖会引起地表二次沉降变形,两条盾构隧道中间区域的地表二次沉降量最大,约占总沉降量的60%,最大二次沉降量为5.06 mm;隧道两侧的桩基受到影响较大,最大位移为10.03 mm,位于桩基顶部,而隧道开挖对桩基内应力分布影响较小,可以认为无影响。