复合地层小直径隧道掘进机掘进速度区间预测

合理准确预测隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)的掘进速度是实现TBM智能化控制的关键问题之一,复合地层小直径TBM施工的不确定性较常规地质条件更强,而传统预测方法对施工过程的不确定性考虑不足。在此通过引入区间预测方法,提出基于4种不同Bootstrap方法结合KELM-ANN模型的TBM掘进速度区间预测模型,并以南水北调安阳输水隧洞工程为例,选取142组工程实测数据验证区间预测模型的有效性。研究结果表明:基于Rademacher分布建立的模型预测结果优于其他3种方法,不仅可以得到较好的点预测结果,还可以构造出较为清晰可靠的区间将掘进速度实测值完全包络在内;随着置信水平的提高,区间可容纳的不确定性和风险也逐渐上升,通过变化区间宽度,能较好地量化和解释TBM施工过程中的不确定性因素对掘进速度的影响。研究结果可为TBM掘进性能预测和掘进参数优化提供参考。

基于PSO-LSSVM算法的隧道掘进机掘进参数预测方法

为了规避隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)掘进参数人为设定的主观性,提出了一种基于粒子群-最小二乘支持向量机算法(PSO-LSSVM)的TBM掘进参数预测方法。通过从海量TBM工程掘进数据中探寻参数变化规律,降低了TBM主司机设定掘进参数的主观性,辅助其合理选择掘进参数,有利于提高掘进效率、规避工程风险,经实验和工程数据验证,PSO-LSSVM算法通过对样本粒子全局迭代寻优来优化参数,提升了预测算法泛化能力和预测精度,对推力、扭矩和推进速度参数预测数值偏差满足要求,可辅助指导主司机设定掘进参数。

全球超大直径隧道掘进机数据统计

自1994年全球第1台超大直径盾构(φ14.14 m)在日本东京湾横断道路隧道工程中得到应用,经过近27年的发展,超大直径隧道掘进机得到越来越多的重视与应用。截至2020年5月底,全球超大直径隧道掘进机数据统计见表1。1994-2020年采用超大直径隧道掘进机施工的隧道工程数量统计如图1所示,2017年工程数量达到6处,2020年再创新高,达到14处。

瑞士大直径(10m以上)隧道的掘进机施工

本文从5篇文章综述了瑞士在直径10m以上的隧道用掘进机施工的情况。在列表略述了瑞士10座直径10m以上的隧道用掘进机施工的情况后,重点介绍了其中Bozberg、Russelin及Grauholz三座典型隧道施工实例,最后介绍了瑞士总结的一些采用大直径掘进机施工的经验。

全球ϕ9m 以上大直径岩石隧道掘进机数据统计

自1960年罗宾斯首台ϕ9.0 m敞开式TBM应用于美国的Oahe大坝项目,大直径岩石隧道掘进机(本文所指大直径岩石隧道掘进机均指直径9 m以上的岩石掘进机)得到了越来越多的应用,截至目前全球共有81个项目采用或计划采用大直径岩石隧道掘进机施工,共计131台,累计施工长度将超过1000 km。全球大直径岩石隧道掘进机数据统计见表1。其中部分工程的设备应用情况见表2。

2020年第6期《全球超大直径隧道掘进机数据统计》情况说明

《隧道建设(中英文)》2020年第6期《全球超大直径隧道掘进机数据统计》一文中,表1序号40中国南京五桥夹江隧道采用的盾构由“南京长江隧道盾构改造”表述不准确。由中铁十四局集团大盾构工程有限公司提供的情况说明如下。

国产首台大直径全断面硬岩隧道掘进机下线

2014年12月27日，我国首台拥有自主知识产权的国产首台大直径全断面硬岩隧道掘进机（敞开式TBM）在湖南长沙顺利下线。该掘进机的成功研制打破了国外长期垄断的局面，标志着我国在大型高端装备制造领域已取得了重大突破。大直径全断面硬岩隧道掘进机常用于长大硬岩隧道施工，被称为工程机械的“航空母舰”和“掘进机之王”。

国产首台大直径岩石隧道掘进机穿隧成功

日前,在吉林省引松供水工程总干线二标段，“长春号”岩石隧道掘进机穿隧成功。“长春号”是中国铁建重工集团、中国铁建十八局集团联合科研院校依托国家863计划重点项目“大直径硬岩隧道掘进装备关键技术研究及应用”自主研制的国产首台大直径敞开式岩石隧道掘进机。

我国国产首台大直径隧道掘进机下线

2015年1月初，我国首台拥有自主知识产权的大直径全断面硬岩隧道掘进机，在湖南长沙中国铁建重工集团顺利下线。它的成功研制打破了国外在TBM领域长期的技术垄断，填补了我国TBM研制的空白，标志着我国在大型高端装备制造领域取得重大突破。 TBM相对于盾构机而言，因其对设备的可靠性和长寿命要求极高，被称为工程机械的“航空母舰”和“掘进机之王”，可胃国之重器。一个多世纪以来，TBM技术一直被国外垄断，以前国内的TBM全部依赖进口。为实现TBM核心技术突破，国家将其列入“十二五”国家863计划和973计划进行研究，课题主持单位为中国铁建旗下的铁建重工集团有限公司。

大直径掘进机在开挖大断面隧道工程中的应用

本文扼要阐述了掘进机在开挖隧道工程中应用简史，特别是最近四十年来世界各国已生产和制造的掘进机数量和类型及其修建的各类隧道的长度。文中着重介绍了直径大于１０ｍ的各类掘进机在开挖铁路，公路，市政和水工隧道中应用实例，并进行了统计和分析。

国产首台最小直径敞开式硬岩隧道掘进机成功下线

1月14日．国产首台最小直径敞开式硬岩隧道掘进机成功下线。据介绍，本次下线的敞开式TBM开挖直径4m，长度290m，重约750t，将用于总投资180．5亿元、输水线路总长270km的湖北省鄂北地区水资源配置工程建设。

国产首台最小直径敞开式硬岩隧道掘进机下线

2017年1月14日，国产首台最小直径敞开式硬岩隧道掘进机（TBM）在湖南长沙中国铁建重工集团成功下线。据了解，这台具有自主知识产权的敞开式硬岩隧道掘进机（TBM），开挖直径4米，长度290米，重约750吨，总装机功率约2400千瓦，将用于总投资180．5亿元、输水线路总长270千米的湖北省鄂北地区水资源配置工程建设。

国产大直径岩石隧道掘进机穿隧成功

近日，在吉林省中部城市引松供水工程总干线二标段，随着最后一块岩体碎落，“长春号”岩石隧道掘进机（TBM）穿隧而出，标志着国产大直径敞开式TBM成功贯通吉林省最大规模水利工程。引松工程是吉林省有史以来投资规模最大、输水线路最长、受益面积最广、施工难度最大的大型跨区域引调水工程，

国产首台大直径全断面硬岩隧道掘进机研制成功

2014年12月27日，由中国铁建重工集团联合浙江大学、中南大学、天津大学、中铁十八局等共同研发，拥有自主知识产权的国产首台大直径全断面硬岩隧道掘进机（敞开式TBM），在湖南长沙顺利下线，它的成功研制打破了国外长期垄断，填补了我国大直径全断面硬岩隧道掘进机研制的空白，标志着我国在大型高端装备制造领域取得重大突破。

全断面隧道掘进机简述

0引言 全断面隧道掘进机（Full—face Tunnel Boring Machine）简称TBM。1851年，美国工程师Charles Wilson设计了世界上第一台可连续掘进的隧道掘进机，但由于设计上存在难以克服的滚刀问题，无法与当时刚诞生的钻爆法相媲美，致使其无用武之地。

中国盾构隧道工程关键技术的新进展综述

从研究背景与思路、机制/原理、材料/装备、技术论证、试验研究、工程应用等方面介绍中国大直径盾构掘进主轴承事故分析及国产主轴承的自主研发、盾构隧道工程安全高效掘进渣土适配性改良技术及配套材料、盾尾安全保障核心材料研发、盾构隧道新型管片连接技术、城市隧道三模掘进机关键技术等5个方面关键技术的最新进展情况。认为:1)自主研制的超大型盾构机用直径8.01 m主轴承大型套圈纯净度、大型滚子纯净度、大型套圈疲劳性能、大型滚子硬度均匀性、套圈材料淬透性和淬硬层深度、保持架焊缝疲劳寿命和拉断力均优于进口水平;构建了真实对数曲线大型滚子设计方法,突破了高精度大型滚子加工技术,处于国际先进水平,高精度加工和装配保证了零件尺寸精度及形位公差均满足设计要求;通过产品验收、装机应用论证和工程应用,表明应用该大直径主轴承不会产生接触疲劳强度不足和微动引起的疲劳磨损,可用于超大直径盾构隧道工程建设。2)针对黏性、富水砂性和硬岩等复杂地层,以改善岩土环境为核心,研发出了高配向密度的聚合型泡沫剂、高分子抗黏剂、喷涌防止剂和耐磨抑尘剂等环保型系列渣土改良剂,形成了盾构泥饼、喷涌和磨损原位改良主动防控技术,建立了通用地层适配性盾构渣土动态改良技术体系,保障了盾构安全高效掘进。3)针对盾构掘进过程中的盾尾密封失效难题,研发了“黏-稠-流”有机统一的新型盾尾密封油脂,温度敏感性低(黏温系数0.4)、抗水压能力强(最高抗水压3.5 MPa),整体性能提高1.3倍,为盾尾安全提供了有力保障;针对盾构同步注浆浆液泌水、离析和地层沉降难题,研发出了同步注浆充填剂,优化了惰性充填浆液配比,30 min零泌水,实现了壁后惰性充填,保障了管片壁后注浆质量和地层沉降精细化控制。4)新型管片连接技术采用环缝插入+纵缝滑入的连接形式,可以高标准地控制隧道接缝张开量和错台量,管片制作及拼装精度高,可降低接缝防水难度,提升成型隧道的质量,无需设置手孔,无需人工紧固作业,自动化程度高,施工效率高,可节约施工成本及改善洞内拼装作业环境。5)研制出的土压+泥水+TBM三模掘进机能够满足复杂多变、软硬不均复合地层等几乎所有地层的掘进施工,且可在不停机、不拆装设备的前提下实现掘进模式的快速转换,在TBM掘进模式下螺旋输送机+泥浆管道可协同排渣,解决了富水硬岩地层掘进排渣难的问题,机械化和智能化程度高,安全可靠,施工效率高,可改善工人作业环境,节省工期和成本。中国盾构隧道建设取得的巨大成就,推动了中国乃至世界盾构隧道技术的发展和进步,但仍时有安全事故发生,需从装备、材料、技术、管理等方面进一步研究和突破。在今后较长的时间内,中国盾构隧道(尤其是大直径盾构隧道)仍将处于高速建设发展期,面临的建设条件将越来越复杂,技术难度和挑战也将越来越大。要实现盾构隧道建设的快速、安全、健康,需处理好盾构隧道技术领域的关键问题,实现盾构隧道关键核心技术的突破。上述关键技术仍需不断完善并加强推广和应用,以促进中国盾构隧道建设向高适应性、高智能、高可靠性、高效益、高质量、高安全性和低能耗方向发展,形成适合于中国“土壤”的盾构隧道新技术。

超大直径盾构机用压入式通风制冷装置应用研究

在新时代背景下,对超大直径盾构机用压入式通风制冷装置进行研究。从市场与设计两个方面,简要介绍超大直径盾构机用压入式通风制冷装置,在此基础上,分析该装置的结构组成、通风制冷方案设计、盾构隧道工作区域的冷负荷计算以及通风系统布置,并进行应用成果展示。目的是尽快明确超大直径盾构机用压入式通风制冷装置的运行原理和降温置换机制,使其能够与超大直径盾构机整体配置相适应,为施工区域人员、设备运行营造一个良好的作业环境。

京张高速铁路清华园隧道大直径泥水盾构掘进参数统计分析

为研究大直径盾构隧道掘进参数的变化规律及相关性,依托北京—张家口高速铁路清华园隧道3^(#)-2^(#)盾构区间工程实测数据,对盾构掘进过程中盾构机的泥水压力、推力、刀盘扭矩、掘进速度及注浆参数进行统计分析。结果表明:盾构机从浅层始发到隧道设计埋深的掘进过程中,泥水压力、推力及掘进速度均急速增加;盾构机在隧道设计埋深位置正常掘进过程中,推力、掘进速度及注浆参数均平稳波动变化;盾构机泥水压力的频数呈双峰正态分布,推力与掘进速度的频数均呈单峰正态分布;盾构机的泥水压力与刀盘扭矩之间,二次注浆压力与二次注浆体积之间均表现出强相关性;盾构机的泥水压力与推力、二次注浆压力、二次注浆体积之间,推力与刀盘扭矩之间均表现出中等相关性。

长江五桥夹江隧道始发掘进将成国内直径最大的公路盾构隧道

随着“新时代号”盾构机刀盘徐徐启动,南京长江第五大桥夹江隧道工程胜利始发掘进,标志着开挖直径达15.46m的国内直径最大公路盾构隧道进入主体施工阶段。