全断面掘进机(TBM)在超特长隧道施工中的应用研究及发展

文章深入探讨了全断面掘进机(TBM)在超特长隧道施工中的应用,并对其未来发展趋势进行了评估。文章指出,TBM技术作为隧道施工的关键技术,以其高效、安全和环保的特点被广泛认可。文中分析了TBM在超特长隧道施工中的具体应用,特别是在面对复杂地质条件、提高施工效率和保障工程安全方面的优势。同时,预测了TBM技术未来的发展方向,包括技术创新、环境可持续性和智能化管理,为超特长隧道建设提供了参考。

小转弯曲线隧道TBM选型与掘进姿态调控方法

小转弯隧道施工时全断面隧道掘进机(full-section tunnel boring machine,TBM)的选型设计和掘进姿态控制具有特殊性,目前还缺乏通用的理论依据和指导方法。针对此问题,首先,对传统类型TBM小转弯选型进行研究,结合已有项目数据和几何模拟,确定传统类型TBM能适应的最小转弯半径。然后,对双盾敞开式TBM的推进系统和导向系统进行针对性设计,通过分析双盾敞开式TBM推进系统结构和实际施工,提出转弯时双盾敞开式TBM推进油缸内外侧行程差值的理论计算方法和施工过程中的姿态调控方法。最后,得出如下结论:1)当隧道转弯半径小于200 m时,敞开式TBM适应难度较大,需要采用双盾敞开式TBM;2)结合抚宁抽水蓄能电站项目实际施工情况,提出的双盾敞开式TBM的理论计算方法和姿态调控方法确保了转弯段隧道的轴线偏差在要求范围内。

岩石隧道掘进机不良地质施工处置技术

岩石隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)凭借其高效优质、作业安全等特点在铁路、公路、地铁、水利水电等领域广泛应用,在普通地质环境下推广顺利。复杂地质环境下致灾源多,如硬岩岩爆、软岩大变形、断层破碎带、涌水突泥等不良地质使TBM施工频繁出现围岩坍塌、支护失效、卡机淹井、设备损伤等问题。本文结合工程案例,从超前主动加固、注浆及锚固、管片支护、撑靴加固4个方面总结现有施工技术,以应对TBM穿越不良地质导致的刀盘卡机、护盾抱死、初期支护变形过大、撑靴打滑等问题,提升TBM在不良地质环境下的适应能力,为类似工程提供参考。

隧道掘进机快速拆装举撑液压系统仿真

针对隧道掘进机(TBM)在施工现场因空间限制无法满足调试所需较大空地的问题,设计一种用于TBM洞内快速拆装变位的举撑液压系统。该液压系统由4组顶升单元构成,通过4组顶升单元同步运动实现TBM的起吊和举撑;液压顶升单元由4根四级液压缸、液压控制系统、激光位移传感器和机架构成。基于AMESim建立四级液压缸、变量泵和比例节流阀以及整个顶升单元的液压仿真模型,通过仿真分析负载下液压缸运动的速度、位移和压力曲线。结果表明:改变比例节流阀的输入信号可以实现四级液压缸速度的变化;泵出口压力可由比例溢流阀调整;在2.5×105 N的额定负载下,四级缸的换级工作腔压力逐级上升;随着换级,活塞杆伸出速度逐渐上升。与理论计算对比显示,建立的TBM洞内快速拆装液压系统顶升单元的AMESim仿真结果和理论值基本吻合。

TBm硬岩掘进机在小庄矿的应用与实践

针对煤矿岩巷掘进中炮掘占据主要地位,炮掘效率低、劳动强度大等问题在一定程度上制约了矿井的生产接续,以彬长小庄矿集中泄水巷TBm硬岩掘进机岩巷施工为例,通过对施工条件、工艺、设备系统性介绍,从巷道成形、掘进工效、劳动强度等方面对炮掘施工与TBm掘进机施工进行了对比分析。TBm硬岩掘进机在单进、巷道成型、降低人员劳动强度等方面具有施工优势,对解决煤矿岩巷掘进效率低、劳动强度高等问题,以及对快掘设备的推广使用具有良好的价值。

敞开式TBM隧道穿越断层破碎带防卡机技术研究

隧道TBM穿越断层破碎带等不良地质易发生卡机风险,严重影响施工进度和安全。在大凉山1号隧道工程中,针对TBM穿越断层破碎带不良地质条件,分别总结刀盘卡机、盾体卡机及刀盘盾体卡机机理。基于现场勘察和实测数据,分析刀盘卡机现场概况及掘进参数变化情况,提出有效的预防卡机预处理技术。基于有限元分析确定最佳注浆加固范围,进一步提出TBM卡机脱困措施。研究表明,TBM掘进至断层区域后,刀盘扭矩提升、推力减小,掘进参数变化加剧。因超前地质预报可有效探测不良地层信息,故应预先采取注浆加固、适应性改造TBM、增强设备配置等有效措施。

悬臂掘进机法在挤压性围岩隧道中的适应性研究——以木寨岭公路隧道为例

为探明悬臂掘进机法应用于挤压性围岩隧道的可行性与具体效果,以木寨岭公路隧道为依托,首先开展基于工程地质条件的悬臂掘进机法适用性分析;其次,结合工程实施条件,对悬臂掘进机进行选型,并设计2台阶悬臂掘进开挖方案;最后,依托工程试验段,重点从施工效能和实施效果2方面,开展2台阶悬臂掘进机法和3台阶钻爆法开挖的对比研究。研究结论如下:1)综合对岩石强度、开挖断面和工效3个因素进行分析,悬臂掘进机选型应重点考虑切割面积和切割功率。2)木寨岭公路隧道围岩按能否较好适应于悬臂掘进机法开挖,可划分为2类6种。3)对比3台阶钻爆法开挖的施工效能,2台阶悬臂掘进机法的施工进度提高20%,平均超挖减少150 mm,用工量减少5~10人,喷混凝土超耗量减少57%。4)对比3台阶钻爆法开挖的围岩位移、压力、拱架应力和锚索轴力,2台阶悬臂掘进机法中围岩压力减小0.01~0.11 MPa;围岩位移和拱架应力最终量值无明显变化,但分布更均匀、更快趋于恒值;锚索平均轴力增大39 kN。

浅埋隧道悬臂掘进机施工工艺分析与研究

该文主要分析施工前、后的围岩应力状态和围岩抗剪安全系数指标,施工过程中距离隧道轴线4、8 m处,距离拱腰1、3、4、5 m的最大和最小主应力和围岩抗剪安全系数。并得出最大、最小主应力的影响范围在距拱腰0~4 m内。施工完成后距离拱腰越近,围岩的抗剪安全系数越大,并且距离拱腰0~3 m安全系数降低,在3 m以后安全系数增加。综合比较得出三台阶法施工对围岩的扰动性最小。

隧道掘进机泡沫添加剂发泡效果的试验研究

泡沫添加剂作为隧道掘进机施工中重要的土体改良剂,其系统组成、发泡效果在很大程度上影响着实际施工,尤其是在较为复杂的地层中。针对隧道掘进机泡沫添加剂系统中出现的发泡效果不佳等问题,研制并搭建试验平台,通过模拟设置掘进机实际施工参数,探索对比测试影响泡沫发泡喷射效果的诸如不同发泡倍率等6种因素,为泡沫系统的设计开发提供试验数据。

悬臂掘进机在下穿河流浅埋段隧道中的应用

隧道下穿河流段处于浅埋段,不宜采用爆破开挖,因此采用悬臂掘进机开挖方法来减少扰动。文章结合莲花山隧道工程,提出下穿河流浅埋段隧道悬臂掘进机施工工法,避免隧道下穿河流浅埋段地层发生坍塌及涌水,减少开挖带来的扰动,顺利通过浅埋段,为隧道建设提供新的施工技术。

全断面隧道掘进机主轴承受力分析及不拆解状况下的检测方法

文章主要分析了全断面隧道掘进机主轴承三列滚子的结构形式及不同工况下受力状况。并通过计算分析,阐明了全断面TBM主轴承三列滚子的磨损情况与主轴承寿命的相互关系。为隧道工程项目提出了一套具有参考价值的主轴承定期磨损检测方案。

天山胜利隧道出口端“胜利号”TBM掘进至中点

12月5日,天山胜利隧道建设取得重大进展,出口端服务隧道“胜利号”TBM硬岩掘进机顺利掘进至中点11028米,为乌尉高速建设目标实现奠定坚实基础。天山胜利隧道作为新疆乌尉高速公路的“咽喉”工程,全长约22.13公里,是世界在建最长高速公路隧道。

长大隧道TBM进口段掘进施工关键技术

随着隧道工程的大规模建设,现场作业环境愈发复杂,这就对先进技术与设备的优化配置提出了更高要求,如果设备选型不合理,或技术操作不规范,则会增加施工难度,降低整体施工效率及质量。TBM掘进机高度融合了液压、电气及机械化技术,在实际操作阶段,随着刀盘的快速旋转,能够加速实现对岩层的开挖,同步完成支护等关联性作业,大大提高了实际施工中的安全性,在保证工程质量的同时,加快施工进度。本文就以长大隧道进口段的掘进施工为研究对象,着重探讨了TBM掘进施工的关键技术。

盾构机在地铁隧道施工中的掘进姿态控制方法

论述了盾构机掘进姿态预测、轨迹纠偏规划、算法寻优偏差控制等方面盾构机掘进姿态控制方法,以实际工程为例,通过应用本文所述控制方法进行了盾构机位姿纠偏的模拟实验,实验结果表明,本文所述控制方法能够控制盾构机按给定的轨迹进行跟踪纠偏,提升了盾构机运行过程中的响应速度,达到了盾构机姿态控制要求,获得了较好纠偏效果。

掘进机在矿山隧道工程中的应用及效益分析

本研究全面分析了掘进机在矿山隧道工程中的应用及其效益。通过详细介绍掘进机的施工工艺、初期支护措施以及隧洞开挖与超前管棚技术,突出技术在提高施工效率、降低成本和增强安全性方面的重要作用。还探讨了施工效益的评估方法和针对现场具体问题的优化措施。研究结果表明,掘进机的技术创新对推动矿山工程的现代化进程具有深远影响,预示着未来隧道建设的发展方向。

基于TBM盾构机的巷道快速掘进体系的应用研究

为了解决井下硬岩巷道掘进效率低下的问题,提出了基于隧道掘进机(TBM)的井下巷道快速掘进体系。通过建立刀盘的多目标优化模型,利用遗传算法对隧道掘进机正滚刀的布局结构进行分析,提高了掘进机井下巷道掘进作业效率。通过对掘进过程中巷道围岩稳定性的分析,确定了顶板锚杆快速支护方案。开发了全新的掘进机井下运输、组装、掘进工艺方案,实现了掘、支、排同步作业。该掘进系统在煤矿井下的实际应用表明,新的巷道快速掘进技术,能够将截齿使用寿命提升39.2%,将巷道井下掘进效率提升6倍,为进一步全面推广该掘进系统奠定了坚实的基础。

岩石隧道掘进机刀盘驱动制动器的创新设计与应用

在岩石隧道掘进机施工过程中,维保人员需要经常进仓检查或更换滚刀。为了防止作业时刀盘转动,保证工作人员的安全,需要对刀盘制动驻车。现有的制动方式主要为湿式多摩擦片液压制动器,在实际使用过程中存在维修不便、使用寿命较短、价格昂贵等缺点。为解决上述问题,文章发明了1种结构简单、制动可靠、维护方便和使用寿命长的新型结构,在实际应用中取得了良好的效果。

隧道掘进机在抽水蓄能电站的应用分析

隧道掘进机(TBM)在我国铁路、水利等项目中被广泛应用,在抽水蓄能电站建设中也逐渐开展。目前,小断面TBM在排水廊道等施工中得到成功应用,大断面平洞TBM施工在河北抚宁项目中得到初步验证,大断面斜井TBM应用仍处于示范初期。影响TBM施工经济性的因素包括工程量、施工综合成本和TBM设备价格等。本文分析了TBM在抽水蓄能电站中的应用现状、经济性以及未来发展建议,为抽水蓄能电站建设提供参考。

隧道掘进机刀具配套轴承材料及性能研究

鉴于隧道掘进机在复杂地下环境中的关键作用,刀具配套轴承的材料选择至关重要。研究不同材料轴承的特点,并对轴承材料性能进行全面对比,旨在为隧道掘进机刀具配套轴承的材料选择提供科学、准确的参考依据。

隧道掘进机滚刀对岩石破碎的影响研究

随着隧道掘进技术的逐步发展,盾构法已经逐步取代爆破法成为隧道掘进作业的主流技术。首先分析了岩石表面破碎的4个过程。然后,通过多功能振动接触试验机建立滚刀破岩石的试验环境,研究了滚刀刃角、刃宽和刃形的变化对破岩效果方面的影响。综合不同滚刀在粗糙度指数和比能耗方面的试验结果认为:在刃角方面,0°刃角的滚刀更适合于硬岩掘进;在刃宽方面,刃宽越大,破岩效果相对越好;在刃形方面,平头刀有着较好的破岩效果,但弧形刀的能耗更低。