基于模糊评价法的TBM选型决策模型研究

【目的】在进行TBM工法施工时,根据地层条件和隧道设计要求来选择合适的TBM类型非常重要。TBM选型不当会导致施工效率低下、应对施工风险困难和施工成本增加等问题,因此,构建一个TBM选型决策模型,在项目规划阶段提出选型指导意见非常有必要。【方法】结合AHP法和TOPSIS法,建立基于TBM选型适应性评价的决策模型,通过采用熵权法优化AHP法中的专家评分,提高了评分的可靠性。研究过程中选择了隧道设计参数、地质情况和不良地质等3类TBM选型适应性指标,如隧道平曲线半径、岩石强度、岩体完整性、岩爆、突涌水等。在文献调研和专家经验的基础上,构建了TBM选型适应性决策模型,并以新疆某水利工程为例验证模型的有效性。【结果】研究结果表明,该模型所做的选型决策与实际情况相符。【结论】研究成果可为项目规划阶段的TBM选型提供有益建议。

近海复杂地层下城市轨道交通TBM选型优化与掘进参数控制

[目的]为提高TBM(隧道掘进机)的地层适应性,解决青岛地铁2号线(以下简称“2号线”)西延段近海复杂地层下TBM选型的难题,需对TBM选型进行优化,并对其掘进参数进行控制。[方法]通过地质条件适应性、施工灵活度及掘进效率等方面,对适宜硬岩掘进的TBM类型进行了综合比选。针对2号线TBM掘进区间存在的穿越断裂破碎带、始发空间不足、小曲率半径施工及不具备吊出条件等工程难点,对TBM进行了优化设计。确定了不同等级围岩下双护盾TBM的推力、扭矩、刀盘转速及净掘进速率等参数的取值范围。[结果及结论]经综合比选,2号线西延段近海复杂地层选用DSUC型双护盾TBM施工。该型TBM具有良好的地层适应性,支护方式灵活多样,通过优化刀盘、盾体及后配套台车设计,改进始发、拆解、小曲率半径施工方案,完善超前加固及导向系统,使TBM应用更加经济合理。双护盾TBM在中硬岩层中掘进时,可适当增加推力和扭矩,以提高净掘进速率;而通过断层破碎带时应严格控制掘进参数,以减少对掌子面的扰动。

大直径超小转弯半径TBM选型及针对性设计--以抚宁抽蓄电站交通洞/通风洞为例

抽水蓄能电站交通洞/通风洞普遍存在开挖断面大、线路纵坡坡度大且变化频繁、水平转弯半径小、不良地质突变等特点难点,常规TBM难以适应上述工况。文章以抚宁抽蓄电站交通洞及通风洞隧道为例,对大直径超小转弯半径TBM选型及针对性设计进行研究分析,并提出一些建议,以期为大直径超小半径转弯TBM在抽水蓄能电站交通洞/通风洞的后续应用提供参考。

引红济石工程长隧洞TBM选型探讨

论述了敞开式和双护盾TBM的地质适应范围和技术特点,并通过对敞开式TBM和双护盾TBM的性能、优缺点、工期、投资等方面的综合分析和比较,提出了适应引红济石工程的TBM的形式,对类似的小断面、长引水隧洞的TBM选型有一定的借鉴作用。

引红济石工程长隧洞TBM选型探讨

本文通过引红济石工程TBM的选型,对敞开式TBM和双护盾TBM进行分析和比较。通过分析论证提出了适应引红济石工程的TBM的形式,对类似的小断面、长引水隧洞有一定的借鉴作用。

功效系数法在TBM选型定量化决策中的应用

针对TBM选型单指标决策的局限性和主观臆断的缺陷,引入功效系数法,实现影响TBM选型多个指标的综合决策和定量化。选取地质适应性、线网适应性、施工进度、设备造价、支护费用、洞室稳定性6个具有代表性评价指标,采用Delphi法确定各指标的权重系数,建立TBM选型功效系数法模型。运用所建模型对重庆市地铁6#线一期工程礼嘉站—平场站和平场站—黄茅坪站区间的TBM选型(开敞式TBM、单护盾式TBM、双护盾式TBM、复合式TBM)。研究结果表明:运用功效系数法进行TBM选型,实现了多指标的定量化决策,简单,准确,具有良好的工程应用价值。

基于人工智能的TBM选型适应性评价决策支持系统

随着我国西部的大开发和“一带一路”的建设,迫切需要大力发展交通、矿山、水利等重大“生命线”工程,而深埋长大隧道往往是这些生命线工程的关键控制性工程。限于地质、地形和自然环境条件,从施工工期、造价和技术进步3个方面考虑,TBM(Tunnel Boring Machine)工法是深长隧道开挖的优先选择。深长隧道TBM的适应性受到众多因素的影响,难以进行有效和定量的评价。主要影响因素为不良地质,如突涌水、软岩大变形、断层破碎带、岩爆等;此外,隧道的设计、隧址地质条件等对TBM的选型也有重要影响。人工智能方法具有能够分析复杂因素影响和处理复杂问题的突出特点,可用于TBM选型适应性的有效评价。首先,基于层次分析法和模糊综合评判方法,通过TBM选型评价知识的获取,选取能够充分反映不同机型地质适应性差异、具有代表性和区分度高的7个评价指标,构建了TBM选型适应性评价指标体系及模糊综合评价模型,确定了各个评价指标的模糊隶属函数。其次,通过编写权重辅助计算程序,确定了3种TBM机型选型适应性评价指标的权重;其中,为了避免单指标决策的局限性和主观臆断的缺陷,采用智能设计理论和决策理论相结合的方法,完成了多指标智能决策的定量化选型。将评价模型与知识获取相结合,以规则的形式表示知识,构建了TBM选型适应性评价知识库。最后,基于智能评价决策支持系统平台IDSDP,开发了TBM选型适应性智能评价决策支持系统,为深长隧道TBM选型提供了一种新的量化评价方法。利用该系统对高黎贡山铁路隧道TBM的选型进行了适应性评价,评价结果与实际情况相吻合。

基于案例推理的TBM选型适应性评价系统开发及应用

复杂地质条件下长大隧道TBM的选型适应性评价决策是一个受多因素影响的不确定及模糊的问题,一般难以抉择,而TBM的合理选型是工程成功的关键。基于案例推理方法可利用已有的工程经验知识来对新遇到的问题进行解答,能够准确高效地对TBM选型适应性进行评价。根据最近邻法,建立TBM选型适应性相似度计算公式,并选取能够充分反映不同机型地质适应性差异、具有代表性及区分度高的7个评价指标,确定7个评价指标的权重。针对TBM选型适应性评价的特点,提出基于案例推理的TBM选型适应性评价决策系统CBR-TBMSAEDS(Case-Based Reasoning-TBM selection adaptive evaluation decision system)的总体设计,开发了CBR-TBMSAEDS。利用该系统对所构建的案例库进行TBM的选型适应性评价,评价结果与实际情况相吻合。

富水复杂地层中长距离大坡度煤矿斜井TBM选型

文章以某矿井主斜井采用TBM施工为背景,分析指出了该工程所面临的主要问题和技术挑战,并对各类型盾构和TBM在该工程中的适应性进行了理论对比分析,提出了煤矿长距离斜井施工采用双模式TBM的设备机型。鉴于煤矿斜井TBM施工面临的长距离、大坡度、大埋深、有毒有害气体危害、富水复杂地层及施工进度要求高等问题,文章对双模式TBM的主要功能设计及设备的选型配置进行了研究,提出了双模式TBM应对不同技术问题的设计方案和设备配置技术措施。

香炉山深埋长隧洞TBM选型研究

随着中国大规模基础建设的推进,越来越多的深埋长隧洞采用TBM施工,而TBM选型是TBM施工方案中关键问题之一。以滇中引水工程香炉山隧洞为例,重点从穿断层、软岩大变形、涌水突泥等不良地质洞段施工难易程度、卡机风险,以及超前加固和超前地质预报操作便利性等方面进行综合分析,推荐优先选用两台敞开式TBM,并针对具体地质情况、施工特点,提出了TBM相应的功能配置。研究成果可为类似工程提供借鉴。

岩石隧道TBM选型的成本判定法

为解决TBM选型缺乏统一的标准,从而造成很大的争议,或者因为决策缺乏科学性而影响工程的难题,通过总结分析不同TBM机型的优缺点及TBM选型的主要争议点,提出成本判定法的概念,尝试探讨通过采用不同机型TBM的方案对TBM采购费用、配套设备费用、场地费用、支护费用、人工成本、掘进速度、成洞质量、环保成本、作业环境、劳动强度、施工风险和安全风险等主要成本因素的影响,对成本费用进行量化,最终把TBM选型问题简化为量化的、不同机型TBM的总成本和工期之间的对比,并以此提炼出针对TBM选型的一套可量化的、相对科学的思路和方法。成本判定法可以进行经济层面的量化,提高可比性,可操作性强,有利于科学地进行TBM的选型,可以有效控制项目施工的费用和工期风险。

千岛湖配水工程TBM选型及设备关键技术研究

千岛湖配水工程隧洞岩层以石英质量分数高、浅埋且存在多条断层的砂岩及石英砂岩为主,Ⅳ类围岩占比52%,工期紧,对TBM掘进速度要求高。基于此类特殊条件,结合TBM的特点对千岛湖配水工程进行TBM选型和针对性设计。通过比选最终选用双护盾TBM,刀盘采用高强度箱体结构设计,滚刀采用非线性方式布置,并对刀间距和出渣口进行优化设计;采用控制刀盘暴露长度、增强刀盘扩挖能力、主驱动抬升设计、大转矩大推力设计等方式应对Ⅳ类破碎围岩及断层;并对小洞径TBM物流运输平台进行优化。工程实践结果表明:该TBM刀盘设计可靠性强且能保证高效破岩,总体完好率达97%,并创下92 d掘进3151.58 m的施工纪录,TBM在Ⅳ类破碎围岩及断层带高效快速通过,各系统运行情况良好。

天山胜利隧道TBM选型及不良地质预防研究

文章针对新疆乌尉高速公路天山胜利隧道工程概况,采用三洞方案(三洞+三竖井,中导洞TBM)施工法进行施工。结合该隧道高寒高海拔、穿越两处地质断层以及TBM掘进距离长等特点,对中导洞TBM的选型和不良地质预防措施进行分析,可为今后类似工程提供参考。

青岛地铁6号线复杂地质条件盾构/TBM选型分析

在隧道建设过程中,合理的盾构/TBM选型可以保证工程的安全顺利进行,还能够节约成本、节省工期。以青岛地铁6号线8工区为背景,针对该地区复杂的地质条件,对盾构/TBM选型、刀盘结构、刀具选型、成本等进行了分析;最后通过工程现场得到的扭矩、推力等参数对选型的合理性进行了评估。结果表明:1)采用带有面板式刀盘的双护盾TBM能够适应该工区的微风化斜长片麻岩地层,采用带有复合式刀盘的土压平衡盾构能够适应该工区的强风化斜长片麻岩地层以及复合地层;2)19英寸(48.26 cm)滚刀在该工区的微风化斜长片麻岩地层有较强的适应性,刮刀与18英寸(45.72 cm)滚刀在该工区的强风化斜长片麻岩地层和复合地层有较强的适应性。该分析可以为青岛等地区复杂地质条件下的盾构/TBM选型和施工提供参考和借鉴。

不同地层条件下的盾构与TBM选型方法

本文针对如何依据地层条件进行盾构与TBM选型的难题,分析了当前可选用的盾构方法和TBM型式,研究了不同地层条件下选择盾构机类型的约束条件,并结合工程案例阐述了依据隧洞围岩修正总评分来选择TBM型式的方法,具有一定的借鉴意义。

基于UMT-SPA法的TBM选型和适应性评价

研究了隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)适应性评价指标的选取,对TBM地质适应性评价进行了分析。进行TBM定量化选型对提高TBM的掘进效率、控制TBM施工风险有着重要的意义。选取对TBM类型较为敏感的7个指标构建评价指标体系,并进行了等级划分。运用乘法将层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)和熵权法(entropy weight,EW)归一化确定综合权重,构建了各指标的单指标隶属度函数,并计算出各指标的综合测度评价向量;为了优化未确知测度置信度识别准则,引进集对分析关联系数定量给出了各类型TBM适应性等级,通过比较分析发现均达到TBM选型的目的。对3个TBM隧道进行适应性评价和选型,选型结果与实际项目选型结果一致,说明该模型可以作为TBM选型的一种依据。

罗田水库-铁岗水库输水隧洞TBM分段选型研究

罗田水库-铁岗水库输水隧洞途径丘陵地貌及城区冲积平原地貌,且隧洞沿线涉及沉积岩、变质岩、火成岩三大岩类,各分段地质条件差异性较大,选型条件复杂。根据城区施工特点和工程要求,从地质条件适宜性、不良地质处理、工期、安全、环保及投资控制等多角度,经分析提出各分段隧洞适宜的TBM机型。其中,第1段和第2段主要从多地层复杂地质条件适宜性和施工安全考虑,推荐采用“土压平衡盾构+单护盾”双模复合式TBM。第3段主要从利于施工环境安全及工期控制等方面综合考虑,推荐采用双护盾式TBM。第4段主要从施工进度及经济性考虑,推荐采用敞开式TBM。研究成果可为同类城区条件下输水隧洞TBM施工提供借鉴和参考。

抽水蓄能电站大坡度引水斜井TBM物料运输系统选型研究

在抽水蓄能电站大坡度引水斜井TBM施工中,物料运输系统承担着施工过程中人员、物料等的运输任务,是斜井TBM施工的关键设备。本文通过对洛宁抽水蓄能电站引水斜井TBM物料运输设备参数、性能的选型对比研究,择优选取了绞车物料运输系统方案。

TBM在城市地下轨道交通中的选型

随着我国城市轨道交通建设事业的快速发展,TBM施工法以其快速、安全、高效的优点在轨道交通工程中被广泛采用,但实际工程中由于TBM选型不当导致了一系列对工程的不良影响。鉴于此,从TBM选择原则出发,结合工程实例,论述并确定出合理的TBM类型。通过总结TBM选型建议,可为类似工程项目提供参考。

双护盾TBM在青岛城市轨道交通工程中的应用与实践

为提高以中微风化岩质地层为主的青岛城市轨道交通区间隧道工程的施工速度和安全性,改善工作环境,加强施工过程中的风险与环境控制,以青岛地铁2号线Ⅰ期工程为背景,针对岩质地层城轨交通工程埋深浅、地质变化大、城市密集建(构)筑物周边环境复杂等外部特征,以及隧道线路短、曲线半径小、施工组织复杂等自身特点,对采用双护盾TBM施工方法的城轨交通区间隧道工程设备研发制造、隧道结构型式和现场施工方案进行研究,研发制造首台城轨交通紧凑型双护盾TBM,设计城轨交通双护盾TBM隧道结构,并提出城轨交通区间隧道双护盾TBM始发、到达、过站、转场、快速施工等土建技术方案。