TBM施工

摘要： 2022年2月22日,引汉济渭工程秦岭输水隧洞实现全线贯通,自2010年开工建设历时13年,这是人类从底部横穿秦岭的首次尝试。隧洞全长98.3 km,最大埋深2 012 m,地质条件极其复杂,常年温度超过40°C,相对湿度高达90%,各类地质灾害叠加发生,综合施工难度世界罕见。受地质地形等条件限制,秦岭输水隧洞采取钻爆法和隧道硬岩掘进机(TBM)联合施工,其中,钻爆法施工63.3 km,TBM施工35 km。尤其是TBM施工段,先后遭遇强岩爆、超强岩爆、断层塌方、突涌水、高温高湿、有害气体等地质灾害。

摘要： 针对城市地铁全断面硬岩隧道掘进机(TBM)双线隧道掘进诱发地表沉降难题,以青岛地铁某区间硬岩地层双线隧道为工程背景,采用FLAC;软件建立隧道掘进过程数值计算模型,通过研究后挖隧道对先行隧道的施工扰动和地层变形特征,分析双线隧道地层沉降的叠加效应。研究结果表明:先行隧道与后挖隧道具有相同的地层变形规律,均为拱顶沉降、拱底隆起,但先行隧道受到后挖隧道的叠加作用,使得先行隧道的拱顶沉降略大于后挖隧道拱顶沉降,后挖隧道对先行隧道产生的沉降约占总沉降值的35%;在实际工程中,须适当选择隧道间距,从而降低叠加效应,并且选择高渗透性、低凝结时间的浆液辅助加固,以保证施工安全。

摘要： 大瑞铁路高黎贡山隧道、引汉济渭秦岭隧洞、滇中引水香炉山隧洞等工程的相继开工建设,使富水破碎极软地层带来的TBM卡机、高地应力极硬岩地层带来的岩爆等TBM施工问题日益凸显。文章首先对比阐述了国内TBM隧道工程建设过程中常遇到的软弱破碎、极硬花岗岩等典型不良地质及其对TBM掘进所带来的影响,在总结分析辽西北供水、引松供水、引洮供水等工程建设过程中出现的隧道局部塌方、TBM卡机等案例及其影响因素的基础上,以极端复杂地质条件TBM掘进关键技术为对象进行了系统研究论述,结果表明:(1)超前地质预报技术是TBM施工应对极端复杂地质的重要手段,但目前尚无法对前方中远距离地质状况进行准确量化预测;基于微震监测分析结果,根据可能发生的轻微、中等、强烈等不同等级的岩爆,制定对应处置措施;节理发育、炭质板岩、断层破碎带等不同软弱破碎地层,应采取针对性的防卡机措施,同时可根据不良地质段的长度来选择合适的脱困方案;(2)TBM推力、推进速度、刀盘转速及扭矩等掘进参数的异常波动,是表征掌子面前方地质条件状态的重要指标,TBM掘进前,根据前期预判的全断面硬岩、软弱破碎等围岩条件,分别选择合适的掘进参数;TBM掘进过程中,应基于掘进参数异常变化,纠正地质条件预判并采取对应的调控措施,进而确保TBM处于最佳掘进状态;(3)针对既有TBM难以适应现有地质条件的情况,以引洮供水隧洞、引红济石隧洞、引汉济渭隧洞等工程为例,对TBM改造技术进行了分析论述。最后,针对极端复杂地质条件下的TBM隧道工程建设新问题及其应对措施进行了展望与探讨。

摘要： 随着隧道工程的发展,距离特长、埋深特深、地质条件特复杂的隧道工程逐渐增多,因而隧道施工过程中产生的安全问题也随之增多。隧道施工超前地质预报则是确保隧道施工安全的关键保证,如何更加准确地对掌子面前方不良地质体进行预测预报,国内外学者展开了一系列理论分析、模型模拟以及试验研究。通过总结地质分析法、地震波法、电磁法、电法等一系列超前地质预报技术的研究进展,分析了这些技术的原理与优缺点,对现阶段隧道掘进机(TBM)施工环境下的超前地质预报技术进行了讨论。以“地质调查与物探技术相结合、长中短距离相结合、洞内外相结合、定性与定量分析相结合、经验法与专家系统分析相结合”五结合为原则提出了综合地质预报体系,并以地震干涉法超前地质预报这种新型技术为基础,探讨了相关领域的研究重点以及未来的研究方向,以期为推动隧道工程中超前地质预报技术的应用和发展提供借鉴与参考。

摘要： 通过分析河南洛宁抽水蓄能电站工程特点及相关地质条件,梳理得到了引水斜井采用TBM施工的关键技术问题,研究提出了洛宁抽水蓄能电站引水斜井应用TBM的布置方案。综合考虑隧洞功能要求、支护及衬砌厚度、围岩变形量等因素,将引水斜井开挖直径确定为7.2 m,在高水头的抽水蓄能电站推广适用性较好。综合考虑TBM施工方法对围岩分类评价体系的影响、TBM设备支护能力、规程规范要求以及参考类似工程经验,初步拟定了洛宁电站引水斜井开挖支护参数。

摘要： 近日,铁建重工“江源15号”硬岩隧道掘进机(TBM)在山西垣曲二期抽水蓄能电站勘平硐实现日进尺31.06m,打破了同样由铁建重工“平江号”TBM保持的国内同级别小直径TBM施工30.712m的最高日进尺纪录。垣曲二期抽水蓄能电站勘察平硐工程项目位于山西垣曲县解峪乡,是国家可再生能源和水电发展重点工程、山西能源革命综合改革试点重点工程。该项目施工总长1450m,最小转弯半径140m,最大纵坡5‰,掘进地层以石英砂岩等硬岩为主。铁建重工充分结合当地的工程实际情况,为客户提供了“设计-生产-服务”全业务流程的定制化服务。

摘要： XE工程是以深埋长隧洞为主的输水工程,采用以TBM为主的施工方法,为降低地质灾害发生的几率和危害程度,在施工中采用以地质调查法为基础,结合三维地震波法测构造、激发极化法测水、微震监测与预警岩爆等物探方法及超前钻探法等超前地质预报技术,通过对多种预报结果的综合分析与应用,为指导TBM安全施工起到了非常重要的作用。

摘要： 为保障可可盖煤矿超长斜井TBM施工程质量和施工安全,针对设备运行安全和施工过程中面临的地质灾害、水害和冒顶等重点安全风险,提出了保障设备与施工的安全管理措施,实现了安全高效施工,为TBM施工煤矿超长斜井的安全管理提供了案例。

摘要： TBM施工是长距离、深埋深调水隧洞的主要施工方法,文章结合新疆某TBM隧洞实际施工情况,结合TBM机器设备性能及现场实际情况,总结了该TBM施工过程中,在经过连续不良地质段时引起的塌方及TBM卡机后的处理措施,并且在现场实际施工引用中得到了较好的施工效果,为TBM通过不良地质段提供解决方案和思路。

摘要： 水利工程输水隧洞一般埋深较大、洞径小,施工支洞布置困难,TBM工作面独头掘进长度相对较大,施工通风设计往往成为施工布置的一个关键因素,分析了长距离输水隧洞TBM施工通风计算主要参数和公式,结合MathCAD软件特点,编制通风计算程序,并通过具体案例分步骤计算并验证程序的可行性。

摘要： 锦屏二级水电站引水隧洞工程地质条件复杂,埋深大、洞室布置多,各种边界条件复杂多变,岩爆、涌水等地质灾害非常突出,现场施工难度大,针对引水隧洞岩爆的具体特征,结合现场实际情况,开展了新材料、新工法、强岩爆段钻爆法导洞+TBM联合施工的试验研究,提出了强岩爆洞段TBM施工与岩爆综合防治措施,现场微震监测结果和实际岩爆发生情况表明该施工方法对于强岩爆的防治是有效的,有望为其他类似工程提供参考价值,并得到推广应用.

摘要： 锦屏二级水电站引水隧洞工程地质条件复杂,埋深大、洞室布置多,各种边界条件复杂多变,岩爆、涌水等地质灾害非常突出,现场施工难度大,针对引水隧洞岩爆的具体特征,结合现场实际情况,开展了新材料、新工法、强岩爆段钻爆法导洞+TBM联合施工的试验研究,提出了强岩爆洞段TBM施工与岩爆综合防治措施,现场微震监测结果和实际岩爆发生情况表明该施工方法对于强岩爆的防治是有效的,有望为其他类似工程提供参考价值,并得到推广应用.

摘要： 锦屏二级水电站引水隧洞工程地质条件复杂,埋深大、洞室布置多,各种边界条件复杂多变,岩爆、涌水等地质灾害非常突出,现场施工难度大,针对引水隧洞岩爆的具体特征,结合现场实际情况,开展了新材料、新工法、强岩爆段钻爆法导洞+TBM联合施工的试验研究,提出了强岩爆洞段TBM施工与岩爆综合防治措施,现场微震监测结果和实际岩爆发生情况表明该施工方法对于强岩爆的防治是有效的,有望为其他类似工程提供参考价值,并得到推广应用.

摘要： 锦屏二级水电站引水隧洞工程地质条件复杂,埋深大、洞室布置多,各种边界条件复杂多变,岩爆、涌水等地质灾害非常突出,现场施工难度大,针对引水隧洞岩爆的具体特征,结合现场实际情况,开展了新材料、新工法、强岩爆段钻爆法导洞+TBM联合施工的试验研究,提出了强岩爆洞段TBM施工与岩爆综合防治措施,现场微震监测结果和实际岩爆发生情况表明该施工方法对于强岩爆的防治是有效的,有望为其他类似工程提供参考价值,并得到推广应用.

摘要： 深埋隧洞TBM全断面掘进时,在局部超高应力集中的完整硬脆性岩体洞段将直面极强岩爆的风险,设备和人员的安全将遭受极大的威胁.在锦屏Ⅱ水电站3号引水隧洞极强岩爆段实施了"先半导洞+TBM联合掘进"实验,结合微震实时监测信息对TBM半导洞掘进的岩爆风险开展了研究.监测结果表明:①TBM半导洞掘进期间,日平均微震事件数、日平均辐射微震能、微震大事件数及实际岩爆发生次数和强度均远远低于TBM全断面掘进;②能量指数对数值和累积视体积的时域演化表明,TBM半导洞掘进强烈岩爆发生的风险远低于TBM全断面掘进的,现场实际开挖也证明了这一点;③半导洞洞段微震事件的数量、空间集结程度、震级大小与能量辐射均远小于全断面洞段.因此,TBM半导洞掘进的岩爆风险远远低于TBM全断面掘进,在具有施工条件的情况下,采用先半导洞预处理,然后TBM半断面掘进极强岩爆段控制岩爆风险的方案是可行的.

摘要： 深埋隧洞TBM全断面掘进时,在局部超高应力集中的完整硬脆性岩体洞段将直面极强岩爆的风险,设备和人员的安全将遭受极大的威胁.在锦屏Ⅱ水电站3号引水隧洞极强岩爆段实施了"先半导洞+TBM联合掘进"实验,结合微震实时监测信息对TBM半导洞掘进的岩爆风险开展了研究.监测结果表明:①TBM半导洞掘进期间,日平均微震事件数、日平均辐射微震能、微震大事件数及实际岩爆发生次数和强度均远远低于TBM全断面掘进;②能量指数对数值和累积视体积的时域演化表明,TBM半导洞掘进强烈岩爆发生的风险远低于TBM全断面掘进的,现场实际开挖也证明了这一点;③半导洞洞段微震事件的数量、空间集结程度、震级大小与能量辐射均远小于全断面洞段.因此,TBM半导洞掘进的岩爆风险远远低于TBM全断面掘进,在具有施工条件的情况下,采用先半导洞预处理,然后TBM半断面掘进极强岩爆段控制岩爆风险的方案是可行的.

摘要： 深埋隧洞TBM全断面掘进时,在局部超高应力集中的完整硬脆性岩体洞段将直面极强岩爆的风险,设备和人员的安全将遭受极大的威胁.在锦屏Ⅱ水电站3号引水隧洞极强岩爆段实施了"先半导洞+TBM联合掘进"实验,结合微震实时监测信息对TBM半导洞掘进的岩爆风险开展了研究.监测结果表明:①TBM半导洞掘进期间,日平均微震事件数、日平均辐射微震能、微震大事件数及实际岩爆发生次数和强度均远远低于TBM全断面掘进;②能量指数对数值和累积视体积的时域演化表明,TBM半导洞掘进强烈岩爆发生的风险远低于TBM全断面掘进的,现场实际开挖也证明了这一点;③半导洞洞段微震事件的数量、空间集结程度、震级大小与能量辐射均远小于全断面洞段.因此,TBM半导洞掘进的岩爆风险远远低于TBM全断面掘进,在具有施工条件的情况下,采用先半导洞预处理,然后TBM半断面掘进极强岩爆段控制岩爆风险的方案是可行的.

摘要： 深埋隧洞TBM全断面掘进时,在局部超高应力集中的完整硬脆性岩体洞段将直面极强岩爆的风险,设备和人员的安全将遭受极大的威胁.在锦屏Ⅱ水电站3号引水隧洞极强岩爆段实施了"先半导洞+TBM联合掘进"实验,结合微震实时监测信息对TBM半导洞掘进的岩爆风险开展了研究.监测结果表明:①TBM半导洞掘进期间,日平均微震事件数、日平均辐射微震能、微震大事件数及实际岩爆发生次数和强度均远远低于TBM全断面掘进;②能量指数对数值和累积视体积的时域演化表明,TBM半导洞掘进强烈岩爆发生的风险远低于TBM全断面掘进的,现场实际开挖也证明了这一点;③半导洞洞段微震事件的数量、空间集结程度、震级大小与能量辐射均远小于全断面洞段.因此,TBM半导洞掘进的岩爆风险远远低于TBM全断面掘进,在具有施工条件的情况下,采用先半导洞预处理,然后TBM半断面掘进极强岩爆段控制岩爆风险的方案是可行的.

摘要： TBM用于煤矿长距离斜井或平巷施工将成为矿山井巷施工的一个发展方向.在深入分析国内、外研究与应用现状的基础上,提出了TBM用于煤矿长距离斜井施工存在的的主要关键技术问题；认为,由于煤矿长距离斜井穿越的地层水文与地质条件复杂,不能简单照套交通或铁路隧道施工经验,而应针对其特点,开展应用基础、TBM装备和施工工艺研究,为其成功应用用于煤矿长距离斜井施工奠定坚实基础.

摘要： TBM用于煤矿长距离斜井或平巷施工将成为矿山井巷施工的一个发展方向.在深入分析国内、外研究与应用现状的基础上,提出了TBM用于煤矿长距离斜井施工存在的的主要关键技术问题；认为,由于煤矿长距离斜井穿越的地层水文与地质条件复杂,不能简单照套交通或铁路隧道施工经验,而应针对其特点,开展应用基础、TBM装备和施工工艺研究,为其成功应用用于煤矿长距离斜井施工奠定坚实基础.

摘要： 本发明公开了一种中空TBM刀盘、斜井用导洞扩挖TBM及施工方法，斜井用导洞扩挖TBM包括所述的中空TBM刀盘，还包括连接在盾体上的主梁和主驱动，主驱动与中空TBM刀盘相连接，主梁上从前到后依次设有前支护装置、双撑靴机构和底部支撑。还包括后配套，后配套与主梁之间连接有第一安全装置和第二安全装置，第一安全装置和第二安全装置串联设置。本发明采用TBM方式进行导洞扩挖，摆脱钻爆法开挖方式，提高成洞质量和减少对围岩的扰动，减少安全隐患，提高导洞扩挖效率。

摘要： 本发明公开了一种复合式微型TBM施工方法及微型TBM，所述方法包括如下步骤：1）开挖始发洞；2）将组装微型TBM；3）刀盘开挖，推进油缸推进TBM机头；4）安装管片，推进油缸推进管片，TBM顶管掘进；5）完成破碎围岩的顶管施工；6）通过破碎围岩后，重复步骤3）进行TBM法施工。其中，微型TBM包括TBM机头（1）和台车机构（2），在所述TBM机头（1）与台车机构（2）之间设置有推进支撑机构（3），所述推进支撑机构（3）的前端顶在TBM机头（1）的后端。采用本发明能够实现3米及以下小断面隧洞的TBM法开挖，为破碎围岩的灌浆固结创造了有利条件，同时，提供了小断面TBM掘进施工的两种施工模式，提高了施工效率，缩短了施工周期，降低了成本。

摘要： 本发明公开了一种煤矿TBM连续掘巷的施工方法及煤矿TBM，解决了现有技术中岩巷掘进工效低的问题。本发明一种煤矿TBM连续掘巷的施工方法，步骤如下：S1：在待开挖区的一侧沿纵向开挖主运输巷道；S2：在主运输巷道的预设位置施作沿横向设置的始发站点和接收站点；S3：将煤矿TBM吊运至始发站点，然后沿预设的路线进行第一条岩巷的连续横向开挖。本发明提出了一种煤矿TBM在不拆机状态下进行小转弯半径、往复式、连续不间断岩巷掘巷的方法，该方法使煤矿岩巷掘进速度在现有传统掘巷速度基础上至少提高五倍以上，该掘巷方法具有施工机械化程度高，掘进工效高，成巷效果好，作业安全性较高等诸多优势，具有较高的推广价值。

摘要： 本发明公开了一种TBM及组合隧道的TBM施工方法。TBM包括主TBM系统、交替连接于主TBM系统的小刀盘和先导掘进系统；主TBM系统包括大刀盘、主驱动装置和可伸缩的主出渣装置；小刀盘连接于主TBM系统时，小刀盘伸入大刀盘的中心的刀盘通孔，主出渣装置伸至小刀盘的后侧，以接收大刀盘和小刀盘开挖渣土；先导掘进系统包括先导掘进部件、先导出渣装置和先导集渣仓；先导掘进系统连接于主TBM系统时，先导集渣仓前部分和先导掘进部件向前凸出于大刀盘之前，先导集渣仓后部分伸入于刀盘通孔内，主出渣装置的前端伸至先导集渣仓中，以接收大刀盘开挖渣土。该TBM可在斜井与水平隧道组合隧道施工中降低设备成本、缩短工期。

摘要： 本发明涉及TBM，特别涉及机动型TBM及TBM施工方法。机动型TBM，包括主机和设置在主机后方的后配套系统，后配套系统包括后配套台车、辅助设备和后配套皮带机，辅助设备以设备模块的形式设置在相应的后配套台车上，相应的后配套台车形成模块化台车；模块化台车上设有供该模块化台车上的辅助设备与外部设备连接以实现电路和/或液路导通的连接接头；各模块化台车上均设有独立的单段皮带机，所述后配套皮带机由各模块化台车上设置的单段皮带机依次接续形成。本发明能够解决现有技术中的TBM在掘进距离短、转场次数频繁的场景下拆装效率低、通用性差的问题。

摘要： 本发明公开了一种复合式微型TBM施工方法及微型TBM，所述方法包括如下步骤：1）开挖始发洞；2）将组装微型TBM；3）刀盘开挖，推进油缸推进TBM机头；4）安装管片，推进油缸推进管片，TBM顶管掘进；5）完成破碎围岩的顶管施工；6）通过破碎围岩后，重复步骤3）进行TBM法施工。其中，微型TBM包括TBM机头（1）和台车机构（2），在所述TBM机头（1）与台车机构（2）之间设置有推进支撑机构（3），所述推进支撑机构（3）的前端顶在TBM机头（1）的后端。采用本发明能够实现3米及以下小断面隧洞的TBM法开挖，为破碎围岩的灌浆固结创造了有利条件，同时，提供了小断面TBM掘进施工的两种施工模式，提高了施工效率，缩短了施工周期，降低了成本。

摘要： 本发明公开了一种煤矿TBM连续掘巷的施工方法及煤矿TBM，解决了现有技术中岩巷掘进工效低的问题。本发明一种煤矿TBM连续掘巷的施工方法，步骤如下：S1：在待开挖区的一侧沿纵向开挖主运输巷道；S2：在主运输巷道的预设位置施作沿横向设置的始发站点和接收站点；S3：将煤矿TBM吊运至始发站点，然后沿预设的路线进行第一条岩巷的连续横向开挖。本发明提出了一种煤矿TBM在不拆机状态下进行小转弯半径、往复式、连续不间断岩巷掘巷的方法，该方法使煤矿岩巷掘进速度在现有传统掘巷速度基础上至少提高五倍以上，该掘巷方法具有施工机械化程度高，掘进工效高，成巷效果好，作业安全性较高等诸多优势，具有较高的推广价值。

摘要： 本发明公开了一种TBM及组合隧道的TBM施工方法。TBM包括主TBM系统、交替连接于主TBM系统的小刀盘和先导掘进系统；主TBM系统包括大刀盘、主驱动装置和可伸缩的主出渣装置；小刀盘连接于主TBM系统时，小刀盘伸入大刀盘的中心的刀盘通孔，主出渣装置伸至小刀盘的后侧，以接收大刀盘和小刀盘开挖渣土；先导掘进系统包括先导掘进部件、先导出渣装置和先导集渣仓；先导掘进系统连接于主TBM系统时，先导集渣仓前部分和先导掘进部件向前凸出于大刀盘之前，先导集渣仓后部分伸入于刀盘通孔内，主出渣装置的前端伸至先导集渣仓中，以接收大刀盘开挖渣土。该TBM可在斜井与水平隧道组合隧道施工中降低设备成本、缩短工期。

摘要： 本发明适用于隧道技术领域，提供了一种双层TBM隧道与单层TBM隧道间的转换结构及其施工方法。本发明的暗挖转换结构，包括单洞双层的大直径TBM隧道、暗挖转换隧道以及双洞单层的小直径TBM隧道，暗挖转换隧道位于大直径TBM隧道与小直径TBM隧道之间。本发明暗挖转换结构解决了单洞双层大直径TBM隧道与双洞单层小直径TBM隧道间的转换问题，实施过程中，全部采用机械化暗挖施工，对地表影响小，造价较低，可实施性强，值得大范围推广。

摘要： 本实用新型提供一种适用长距离岩爆工况施工的TBM刀盘及TBM，该TBM刀盘包括核心刀盘，所述的核心刀盘为正多边形，正多边形的每个边上可拆卸连接有相应的边块，核心刀盘与边块整体呈圆形。所述的核心刀盘与边块通过螺栓和焊接的方式连接。所述的核心刀盘的中心处设有中心滚刀、核心刀盘和边块的上表面上设有多个面滚刀和扩孔滚刀，每个边块的外边缘上均对称设有出渣口。本实用新型实现了刀盘的分区更换，可以只更换磨损较为严重的边块，不需要对磨损较小的核心区域进行更换。本实用新型节约了隧道建设成本，同时，使旧边块和新边块的运输、安装等变得较为便捷，节约建设工期。