超特长隧洞TBM集群掘进分析及施工技术研究

北疆供水工程隧洞总长514 km,采用18台敞开式TBM集群施工,其规模之大国内外罕见。为了解其掘进规律,对2年来集群掘进的设备参数与相关指标、卡机及支护等问题进行统计分析。该工程18台TBM平均月进尺385.2 m,最高月进尺1136 m,平均利用率28%,平均完好率91%,平均故障率9%,每延米掘进更换滚刀0.02~0.45把,说明设备的适应性较好,但同时也存在刀具异常磨损、连续皮带机及锚杆钻机故障率高等问题;在长距离TBM集群掘进过程中,应针对不同卡机类型、不同涌水情况采取针对性处理措施,隧洞支护形式及支护参数设计应与TBM设备特点、施工特点相适应,设备设计制造方面也应针对锚杆打设不垂直岩面等问题予以改进。总体来看,TBM集群掘进的效率较高,但也存在一些问题,要达到安全高效掘进的长久目标仍需不断努力。

EH供水工程TBM机群施工信息管理系统建设及关键技术研究

根据EH供水工程超特长隧洞TBM机群施工情况,阐述了供水工程TBM施工管理信息化建设目标及需求、TBM机群信息化监控系统建设方案及关键技术,并进一步说明在长距离、跨地区的TBM机群信息化监控的功能及意义。

基于模糊聚类理论的TBM施工围岩可掘进性分级预测模型

文章针对硬岩掘进机(TBM)在复杂地质条件下的可掘进性,进行了系统及定量的研究;基于模糊聚类理论和施工样本数据分析,建立了以掘进速率为分级指标,包括岩石单轴抗压强度、岩石完整性系数、围岩结构面与隧道轴线夹角和渗水量四项性质指标的可掘进性分级预测模型,将TBM施工围岩可掘进性分为好、一般和差三个性能等级;并在此基础上进一步细化模型粒度,以提高模型的精度和地质适用性。将所建模型应用于西秦岭隧道和大伙房水库输水隧洞工程实际工程效果表明,TBM掘进速率与由模型预测的掘进速率基本相吻合,验证了掘进性分级预测模型的可行性、科学性和有效性,进而对TBM的选型、设计和施工提供了重要的理论依据。

TBM集群化施工项目设备采购与施工过程管理模式探析——以辽宁重点输水工程为例

为解决多台TBM集群化施工项目在TBM设备采购、施工全过程TBM管控、刀具和配件供应、设备维护维修及TBM重大技术方案论证等方面存在的问题,总结辽宁重点输水工程8台TBM采购及施工过程中TBM设备运行管控的管理模式和管理经验,提出以建设单位为主导的TBM设备集中统一管理模式,统一组织承包商进行TBM集中采购招标,全过程参与TBM设计联络会议、设备监造、现场组装调试及试运行、施工运行等管理工作,协调建立刀具和备件统一供应机制,主导TBM重大技术方案研讨论证,为施工承包商提供全方位的资金、技术和管理支持。实践证明,TBM集群化施工项目采用以建设单位为主导的TBM设备集中统一管理模式,以专业技术团队为后盾,可为TBM设备正常运行提供有力的技术支持,为加快施工进度、缩短工期提供有力保障。

一种基于数据挖掘的掘进速度预测模型

考虑到隧道掘进机(TBM)高效、安全等优点,越来越多的隧道修建选用TBM进行,预测TBM的掘进速度可以明确指导工程进度规划、成本控制等,使得掘进更加高效经济.依托北疆供水二期工程TBM隧洞,采用数理统计方法探究了地质参数和掘进参数的分布规律,依次分析了地质参数和掘进参数对掘进速度的影响,并建立了最优回归公式.结合现场数据,讨论了既有模型的适用性,并基于数据挖掘聚类方法,开发了以地质参数和掘进参数为自变量的多因素掘进速度预测模型,并验证了模型的预测效果.研究结果表明:掘进速度会受到地质参数和掘进参数的影响;通过数据挖掘聚类方法,可依据单轴抗压强度、破碎程度和石英含量等属性对围岩进行归类;基于数据挖掘建立的分簇掘进速度预测模型可以有效预测掘进速度,绝对误差小于10mm/min.在模型应用过程中,可通过建立对应工程及相似工程的数据库,结合本文提出的模型开发方法,建立更适用相应工程的分簇掘进速度预测模型.