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。     

滚刀直径对引汉济渭秦岭隧洞TBM刀具磨损影响实验研究

引汉济渭工程秦岭输水隧洞TBM掘进施工在试掘进阶段因遭遇高磨蚀性硬岩地层,滚刀发生异常磨损,施工进度严重滞后于计划进度。为了降低刀具的磨损,必须研究刀具磨损的影响因素,而滚刀直径的大小对滚刀的磨损较为敏感。结合工程实例及岩性,通过缩尺滚刀实验,对不同滚刀直径下的滚刀磨损进行实验分析,结果表明,滚刀直径的变化对其磨损速度影响不明显,但在高磨蚀硬岩地层中,小直径滚刀容易发生卷边而导致磨损量逐步增大,大直径滚刀可以增加滚刀的允许磨损量,延长滚刀使用时间。     

大直径TBM刀盘外密封更换技术研究

引汉济渭工程秦岭隧洞岭南工程TBM施工过程中,由于隧洞具有"三高两强一长"的工程特点,因此设备长期处于极限负荷状态下掘进,造成刀盘外密封泄压。研究制定了洞内更换刀盘外密封的方案和操作方法。刀盘总质量为135 t,拟定将刀盘使用钢支撑结合锚杆形式固定,进行刀盘与主轴承分离,分离长度约为0.9 m,其后进行外密封检查更换以及螺栓更换工作。经过更换后的刀盘外密封及主轴承油品检测各项指标正常,在引汉济渭工程秦岭隧洞TBM施工段岭南工程高磨蚀性硬岩地段掘进施工中,刀盘贯入度明显提高,节省了大量维修保养时间,提高了施工工效。     

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。     

引汉济渭秦岭输水隧洞硬岩TBM掘进施工技术

以陕西省引汉济渭调水工程秦岭隧洞TBM施工段岭南工程为依托,为克服TBM在长距离大埋深隧洞施工中遭遇的高磨蚀性硬岩、强烈岩爆和突涌水等施工难点,研究了掘进参数,优化了刀盘刀具,对岩爆预测并进行分类防治,采取了超前探水及堵排结合等多种措施、监测技术和施工工法。针对TBM在高磨蚀性硬岩掘进期间刀具磨损大、掘进效率低、施工成本高等问题,总结得出掘进参数选取宜遵循刀盘高转速、低贯入度,掘进高推力、低扭矩的掘进原则,通过加强刀具与围岩适应性研究,合理选择刀具,采用调整刀盘刮板座结构、易损件改用耐磨材料、优化刀盘喷水结构等刀盘升级措施可有效增加刀盘刀具使用寿命。针对岩爆给现场带来的施工难题,借助微震监测系统预判岩爆等级,分别就轻微、中等岩爆提出了防治措施,提出了"柔性结合刚性,辅以新材料"的组合工法。针对隧洞开挖出现的突涌水问题,根据"以堵为主、堵排结合、加强抽排"施工指导思路,总结出超前探水技术。这些措施大幅提高了TBM在高腐蚀硬岩洞段的掘进效率,有效吸收了岩爆发生时释放的能量,及时解除了突涌水淹没设备的风险。     

隧洞高磨蚀性硬岩地段TBM法施工刀具消耗分析

随着国内地下长大隧道施工数量不断增加,TBM硬岩掘进机在长大隧道的施工技术逐渐成熟,不同地质情况下刀具消耗数量差别极大,如何在高磨蚀地段合理预测刀具消耗数量,成为TBM施工招投标阶段及施工过程中刀具成本预测的难题,以引汉济渭工程秦岭隧洞TBM段岭南工程为依托,根据前5000m掘进段工程的围岩强度、石英含量与现场刀具实际消耗情况,实践研究岩石强度、石英含量与刀具消耗之间的关系,为TBM在类似地质情况下刀具消耗数量的准确预测、工程投资、施工成本控制、现场施工进度和设备管理提供较好的参考依据。     

引汉济渭工程秦岭隧洞岭南TBM施工段岩爆防治措施探讨

引汉济渭秦岭隧洞最大埋深约2000m,根据资料分析,秦岭隧洞地应力高、埋深大具备发生岩爆的条件.本文拟对引汉济渭秦岭隧洞越岭段岭南TBM施工段（K27＋643.006～K46＋360.000）18.717km地段围岩岩爆机理进行分析、研究,提出TBM法施工通过岩爆地段的施工预防措施.     

高磨蚀地层TBM刀盘洞内快速修复技术研究

针对引汉济渭岭南TBM工程高磨蚀地层TBM刀盘刀具损坏异常严重的问题,通过刀盘洞内修复的现场实践,形成了一套高磨蚀地层TBM刀盘洞内快速修复技术,该技术工艺流程主要包括:开挖检修坑道、搭建作业平台,刮渣板、挡渣块、刀座、V型块、耐磨条、刀盘面板等关键部位的修复,拆除作业平台、恢复掘进等。从工程地质、设备、组织管理三方面分析了造成刀盘磨损严重的原因,提出了合理化建议,可为类似TBM工程的掘进提供参考。     

特长深埋TBM施工隧洞反坡排水施工技术

陕西省引汉济渭工程是陕西省省内跨流域调水工程。是针对关中地区缺水问题提出的陕西省内南水北调工程的骨干线路。工程秦岭隧洞‘TBM施工段岭南工程存在地下突涌水多、独头排水距离长、反坡排水等问题。本文着重介绍了陕西省引汉济渭工程秦岭隧洞。TBM施工段岭南工程反坡排水分级水仓、逐级抽排的施工方法,为类似TBM施工工程提供参考。     

引汉济渭秦岭隧洞4号支洞开挖爆破技术浅析

引汉济渭秦岭隧洞4号支洞是为解决引汉济渭秦岭输水隧洞TBM长距离掘进出渣和通风问题而在中段设置的施工支洞,采用全断面钻爆法开挖。4号支洞施工开挖中以硬岩为主,高埋深产生高地应力,引发岩体脆性变形发生局部坍塌,在完整围岩洞段应力集中易产生岩爆,施工难度高。针对引汉济渭秦岭隧洞4号支洞地质条件设计爆破开挖方式、优化钻爆参数,获得高埋深、硬岩、岩爆地段的钻爆开挖参数,通过实践达到支洞安全、快速开挖的目的。     

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。     

秦岭隧洞TBM施工鞍架滑道快速修复研究

分析研究了引汉济渭秦岭隧洞TBM施工鞍架滑道的磨损及影响,并对鞍架滑道快速修复技术的应用过程、实施重难点及处理措施进行了阐述和介绍。结果表明:TBM掘进时的剧烈振动会导致鞍架滑道出现磨损,使得主梁振动增强,进而引起刀盘、刀具及设备桥上的机械结构件等的损耗增大。采用快速修复技术对鞍架进行拆除、移位、修复并对滑轨进行更换取得了良好效果,提高了TBM的利用率和工作性能。     

引汉济渭隧洞TBM施工环境热害扩散规律研究

引汉济渭工程是解决关中、陕北缺水的重要工程,其将穿越秦岭主脊段,主要采用TBM法施工。理清TBM掘进段的施工环境热害扩散规律,用以指导TBM掘进隧道内的现场施工。以引汉济渭隧洞工程为依托,主要采用数值计算方法对不同围岩级别和不同通风条件下TBM掘进段的施工环境热害扩散规律进行计算研究。研究结果表明:在Ⅳ级围岩中施工时,掘进机段环境空气温度小于28℃,满足规范要求。随着围岩级别提高,掘进面附近区域温度和高温区范围逐渐扩大,最高温度达到50℃,最大热害扩散范围达到165m,最小的通风有效降温距离仅为45m;随着风管出风口风速的增大和送风温度的降低,热害扩散范围逐渐减小,但仍难以使掘进面附近环境温度满足规范要求,建议在掘进面附近区域采用局部降温措施。     

复杂地质环境对TBM掘进速度的影响

基于引汉济渭工程秦岭隧洞TBM的施工实践,对比研究了岭南、岭北两台TBM在截然不同的地质环境下的掘进效率,认为目前以围岩类别来判断TBM的掘进效率是不够严谨的。实际研究表明,围岩的岩性特别是围岩抗压强度、完整性、地下水等地质因素才是影响掘进效率的主要地质因素。在此基础上,对复杂地质环境TBM的进度指标和TBM的地质适应性进行了研究。     

浅谈引汉济渭工程秦岭隧洞设计及施工的关键技术

引汉济渭工程难度大、技术复杂,工程的设计、施工均面临诸多风险。本文针对引汉济渭秦岭隧洞深埋超长的技术特点,分析了秦岭隧洞设计及施工技术中几个关键技术研究难题,提出了设计及施工难点的研究方向。     

三维地震波法超前地质预报在引汉济渭工程TBM施工中的应用

秦岭隧洞横穿秦岭底部,工程地质条件极其复杂多变,具有大埋深、高应力、高水压、大流量的突出特点,修建过程将会遇到大塌方、岩爆、突涌水、大埋深条件下的软弱围岩大变形等多种特殊地质问题,准确预报施工前方的不良地质体,采取有效的防治对策,对保证工程的顺利实施及施工人员、设备的安全至关重要。TBM因其空间狭窄、设备仪器耐用性差、电磁干扰等因素限制,常规的超前地质预报方法无法适用于其施工段的地质预报工作,在引汉济渭工程隧洞工程中引入三维地震波法进行了两次探索与尝试。研究结果表明,三维地震波法对隧洞前方不良地质体预报预测有较好的正相关响应,是适用于TBM施工的超前地质预报的高效手段之一。该技术在引汉济渭工程秦岭隧道TBM岭北施工段掘进中预报了前方地质信息、动态评价围岩质量,尤其为K51+597.6位置TBM卡机脱困方案的制定及时准确地提供了前方地质情况,对TBM施工段的超前地质预报具一定参考价值。     

引汉济渭秦岭隧洞TBM施工段突涌水涌泥施工技术探讨

引汉济渭工程秦岭隧洞从工程量和技术难度方面均可谓是水利史上里程碑式的工程。本文通过对TBM工法施工段施工过程中面临的突涌水、突泥段情况介绍分析,提出应对措施,以期为今后同类工程施工提供参考。     

引汉济渭秦岭隧洞施工通风测试及特征分析

文章分别以引汉济渭秦岭隧洞TBM施工段和钻爆法施工段为研究对象,分析了正常通风条件下洞内不同工序、不同位置的温度、湿度、气体含量、粉尘分布等特征规律.结果表明:采用TBM施工,高温段主要集中在距离开挖掌子面约1000m范围内.掘进时,洞内相对湿度和掌子面附近粉尘浓度均低于非掘进时,一氧化碳含量高于非掘进时.采用钻爆法施...     

行业信息

正陕西引汉济渭工程黄金峡水利枢纽工区开工陕西省引汉济渭工程黄金峡水利枢纽工区近日全线开工,标志着引汉济渭工程进入全面建设快车道。引汉济渭工程由调水和输配水工程两大部分组成。调水工程包括三河口、黄金峡水利枢纽和秦岭输水隧洞。其中,黄金峡水利枢纽是引汉济渭工程的主要水源地,是引汉济渭工程的"龙头"。其坝址位于汉江干流上游峡谷段,地处陕西南部汉中盆地以东的洋县境内。黄金峡水利枢纽工区包括枢纽与秦岭隧洞黄三段(黄金峡—三河口)两大主体工程。黄金峡     

引汉济渭输水隧洞TBM卡机处理方案研究

引汉济渭工程秦岭隧洞全长98.3 km,越岭段地质复杂,TBM卡机事故成为了阻碍隧洞顺利施工的一大障碍。结合秦岭隧洞此次卡机事故的特点,利用钻孔电视勘测以及三维地震法超前地质勘测对卡机段地质进行了详细的勘明;根据超前地质预报结果结合工程实际制定护盾后方收敛变形区加固方案以及护盾前方断层带处理方案;根据处理方案制定可行的施工措施,为TBM脱困创造了有利条件。