中国盾构隧道工程关键技术的新进展综述 被引量：18

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作者 钱七虎 胡小强 +2 位作者 李树忱 陈健 竺维彬 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第5期897-926,I0004-I0033,共60页

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... 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。 展开更多

关键词 盾构隧道 大直径 主轴承 渣土适配性改良 盾尾密封 管片连接 三模掘进机

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超大直径泥水平衡盾构始发施工风险监控技术研究 被引量：4

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作者 魏林春 张露根 侯永茂 《隧道建设》 2012年第5期735-738,756,共5页

利用盾构法施工超大直径隧道时盾构始发与到达环节是事故高发期,由此引发的工程事故屡见不鲜。为了最大程度降低盾构始发施工过程中的风险,提出盾构始发施工风险实时监控技术。该技术结合原位监测、工况实时记录、专家系统对盾构始发各... 利用盾构法施工超大直径隧道时盾构始发与到达环节是事故高发期,由此引发的工程事故屡见不鲜。为了最大程度降低盾构始发施工过程中的风险,提出盾构始发施工风险实时监控技术。该技术结合原位监测、工况实时记录、专家系统对盾构始发各关键工序进行实时监控,根据原位监测数据分析、盾构始发各工序衔接、工期等,综合评估各工序可能存在的潜在风险,可实时远程自动预警,并通过专家系统案例分析提出相应的风险解决方案。该技术在上海长江西路隧道工程中进行应用,取得比较理想的结果。 展开更多

关键词 超大直径盾构 盾构法隧道 盾构始发施工 风险控制 实时监控

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基于大直径盾构隧道扩挖地铁车站关键技术研究 被引量：16

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作者 汪波 李兆平 +1 位作者 汪挺 郑昊 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第S1期373-377,共5页

采用大直径盾构建造地铁单洞双线区间,并在盾构隧道基础上小规模扩挖形成车站是解决复杂环境下地铁建设的一种新思路。以北京地铁14号线大直径盾构扩挖地铁车站作为工程背景,详细讨论了大直径盾构穿越车站的方案和技术措施,首次提出了&q... 采用大直径盾构建造地铁单洞双线区间,并在盾构隧道基础上小规模扩挖形成车站是解决复杂环境下地铁建设的一种新思路。以北京地铁14号线大直径盾构扩挖地铁车站作为工程背景,详细讨论了大直径盾构穿越车站的方案和技术措施,首次提出了"盾构先行通过,后施工风道结构"的盾构通过风道模式,突破了"先形成风道结构,盾构再通过"的常规模式,成功解决了隧道和车站施工相互制约的矛盾;创造了"利用大直径盾构隧道作为施工通道和作业平台进行车站扩挖"的方法,并在高家园站成功应用,为地面占地困难的地铁车站施工提供了解决方法;根据大直径盾构隧道扩挖车站施工阶段关键工况的分析,对扩挖方案及管片拆除方法进行了优化;创造了一种用于对扩挖阶段的盾构隧道管片进行拆除的方法,并对盾构隧道内的临时支撑设置进行了优化。工程实践表明:在扩挖施工过程中结构自身风险及周边环境风险均得到有效控制。 展开更多

关键词 大直径盾构隧道 地铁车站 扩挖 施工筹划 盾构过站方法 管片拆除方法

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基于XGBoost算法的大直径穿黄隧道施工期管片上浮研究 被引量：3

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作者 陈健 靳军伟 +3 位作者 李新潮 杨公标 李明宇 靳倩倩 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第S01期72-80,共9页

为解决大直径盾构隧道面临的施工期盾尾管片上浮问题。针对济南黄河隧道项目,提出了基于XGBoost算法的大直径泥水平衡盾构隧道施工期管片上浮计算框架。通过采用主成分分析法将地层参数降维,采用R-relief F算法对管片上浮的影响因素进... 为解决大直径盾构隧道面临的施工期盾尾管片上浮问题。针对济南黄河隧道项目,提出了基于XGBoost算法的大直径泥水平衡盾构隧道施工期管片上浮计算框架。通过采用主成分分析法将地层参数降维,采用R-relief F算法对管片上浮的影响因素进行特征提取及数据预处理工作,从而建立用于管片上浮分析的数据集。进而使用XGBoost算法对大直径隧道管片上浮进行计算,并与随机森林算法预测结果进行了对比。结果表明本文所采用的计算框架得到的结果能较好地反映隧道管片施工期的上浮特征,同时发现XGBoost算法对于管片上浮过程的预测效果比随机森林更好。研究成果对于大直径隧道施工过程中的管片变形预测及控制有较好的指导意义。 展开更多

关键词 大直径隧道 盾构施工 管片上浮 机器学习 XGBoost算法 预测分析

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大直径泥水平衡盾构机12‰下坡隧道双机同井洞内始发控制技术 被引量：4

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作者 唐卫平 赵林 郑勇 《铁道标准设计》 北大核心 2013年第9期75-81,共7页

通过广深港客运专线深圳至香港连接隧道深港隧道12‰下坡段2台9.96m泥水平衡盾构机,在皇岗公园工作井先后同井始发的施工实例,从盾构机的吊装与井下组装、洞内长距离空推、反力墙的设计及优化等方面进行重点阐述,采用Midas空间有限元软... 通过广深港客运专线深圳至香港连接隧道深港隧道12‰下坡段2台9.96m泥水平衡盾构机,在皇岗公园工作井先后同井始发的施工实例,从盾构机的吊装与井下组装、洞内长距离空推、反力墙的设计及优化等方面进行重点阐述,采用Midas空间有限元软件对3600kN龙门吊基础受力和变形进行检算,采用Ansys空间有限元程序对混凝土反力架进行空间分析和优化计算,解决了2台大直径泥水平衡盾构机在12‰下坡隧道双机同井洞内始发难题,为类似工程提供借鉴。 展开更多

关键词 铁路隧道 大直径盾构机 双机同井 洞内始发 施工

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电力盾构隧道端头加固范围计算及始发模拟 被引量：9

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作者 裴书锋 李倩倩 +1 位作者 郭朝 黄明利 《隧道建设》 2012年第6期832-837,共6页

为了保证顺于路电力隧道盾构始发和到达的安全,采用弹性薄板均匀荷载模型、理想整体滑移失稳模型及土体扰动平衡理论对顺于路电力隧道端头加固范围进行了理论计算,始发端设计纵向加固长度小于理论值。为了验算设计加固范围下的安全性进... 为了保证顺于路电力隧道盾构始发和到达的安全,采用弹性薄板均匀荷载模型、理想整体滑移失稳模型及土体扰动平衡理论对顺于路电力隧道端头加固范围进行了理论计算,始发端设计纵向加固长度小于理论值。为了验算设计加固范围下的安全性进行了始发模拟,考虑打开洞门、盾构到达加固体端部以及盾尾离开加固区3个工况,各项安全指标均在允许范围内,始发安全,设计范围合适。 展开更多

关键词 电力隧道 小直径盾构 端头加固范围 理论模型 始发模拟

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大直径盾构隧道弧形件预制拼装技术与智能化安装机应用 被引量：11

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作者 林春刚 马召林 +3 位作者 陈勇良 李荆 尚伟 韩伟锋 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第3期460-477,I0058-I0075,共36页

为解决传统盾构隧道弧形件(口子件)在拼装施工中存在的拼装工艺不先进、拼装精度差、装备智能化程度低、施工进度慢等技术难题,通过引进装备设计和智能化控制理念,采用弧形构件内部穿行式设计思路,结合毫米级负载敏感液压系统和亚毫米... 为解决传统盾构隧道弧形件(口子件)在拼装施工中存在的拼装工艺不先进、拼装精度差、装备智能化程度低、施工进度慢等技术难题,通过引进装备设计和智能化控制理念,采用弧形构件内部穿行式设计思路,结合毫米级负载敏感液压系统和亚毫米级位姿测量系统,研制出一台可实现弧形件一键智能化拼装的穿行式弧形件智能安装机。该装备具有精调数据测量系统、自动检测与感知、自动运算与分析处理、自动决策与动作执行、人机交互与信息储存等智能化控制技术,在上海轨道交通市域线机场联络线JCXSG-11标工程首次应用,取得了良好的拼装效果。结果表明:1)安装机液压系统控制精度达到0.5 mm,弧形件拼装精度达到±5 mm,实现了高精度拼装;2)安装机通过智能化控制技术,实现了一键式操作,每循环工作耗时32 min,施工效率提高30%以上,节省人工50%以上;3)穿行式弧形件智能安装机工作性能稳定可靠,可实现运行状态、控制方式、传感器数据、液压油缸行程数据、通信状态等参数的记录与储存,实现人机交互。 展开更多

关键词 大直径盾构隧道 隧道弧形件 预制拼装 高精度 智能化 同步施工 穿行式安装机

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深埋、复杂地质条件大直径隧道TBM的设计进展与创新 被引量：21

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作者 Remo Grandori 《隧道建设》 2012年第1期1-4,共4页

要提高在深埋、复杂条件下大直径隧道TBM(隧道掘进机)的应用效率,必须正确选择TBM的类型。为了给复杂条件下TBM的选型提供借鉴和指导,总结现有的各类型TBM的特点,分析其在混合地质条件下开挖大直径、长距离隧道的局限性,提出不同地质条... 要提高在深埋、复杂条件下大直径隧道TBM(隧道掘进机)的应用效率,必须正确选择TBM的类型。为了给复杂条件下TBM的选型提供借鉴和指导,总结现有的各类型TBM的特点,分析其在混合地质条件下开挖大直径、长距离隧道的局限性,提出不同地质条件下大直径隧道TBM选型指南,介绍意大利SELI公司开发的3种新型TBM,即紧凑型双护盾通用TBM(DSU Compact TBM)、土压平衡双护盾通用TBM(DSU EPB TBM)和土压平衡单护盾通用TBM(SSU EPB TBM)及其运行特点和适用范围。得出结论:传统TBM没有专门针对复杂地质条件下的大直径隧道的研究与设计;为满足市场需求,必须开发新型TBM;意大利SELI公司开发的3种新型TBM,每种专门针对特定的地质条件,这些新型的TBM能够应对复杂的地质条件,并能克服在不同覆盖层下开挖长隧道时的最常见危险。 展开更多

关键词 大直径、长距离隧道 隧道掘进机(TBM) 撑靴式敞开TBM 双护盾TBM 单护盾TBM 敞开模式 双模式 紧凑型双护盾通用TBM(DSU Compact TBM) 土压平衡双护盾通用TBM(DSU EPB TBM) 土压平衡单护盾通用TBM(SSU EPB TBM)

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软岩大变形隧道马蹄形掘进机研发设想与展望 被引量：5

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作者 李建斌 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第2期191-198,共8页

基于国内外大量高地应力软岩隧道工程案例和理论研究,分析掘进机在软岩地层施工的难点,对掘进机进行有针对性的研发设计,提出基于“应力释放”设计理念的“软马”掘进机和“半马”掘进机,以及基于“及时支护”理念的“外马”掘进机。结... 基于国内外大量高地应力软岩隧道工程案例和理论研究,分析掘进机在软岩地层施工的难点,对掘进机进行有针对性的研发设计,提出基于“应力释放”设计理念的“软马”掘进机和“半马”掘进机,以及基于“及时支护”理念的“外马”掘进机。结合掘进机开挖、支护、衬砌同步施工的特点,探索马蹄形掘进机关键技术及施工方案,吸收国内外软岩大变形地质隧道的施工经验,将先导螺旋开挖装置、拱架外置、盾体变径等技术应用于马蹄形掘进机的设计,预期可解决软岩大变形隧道施工中的问题。最后对全域软岩地质施工装备进行研发展望,概述基于“多地质适应性”理念的多功能、多模式马蹄形隧道掘进机等,以期对软岩大变形地质条件下掘进机工法建造隧道提供新的解决方案和思路。 展开更多

关键词 软岩大变形隧道 马蹄形掘进机 多功能多模式掘进机 先导螺旋开挖装置 拱架外置 盾体变径

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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 被引量：5

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作者 刘磊 《铁道建筑》 北大核心 2021年第10期69-73,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 京张高速铁路 清华园隧道 掘进参数 统计分析 相关性 变化规律 泥水盾构机 大直径

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超大直径盾构机海底无损拆解及配套土建方案研究 被引量：3

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作者 吴强 《铁道标准设计》 北大核心 2021年第10期195-199,共5页

以某工程海域超大直径盾构隧道为背景,为保证贯通工期且最大程度保留盾构机残值以降低工程造价,对海底盾构机整体无损拆解吊运实施方案展开研究。通过盾构拆解关键技术研究,明确了盾构整体拆解主要构件尺寸及质量,在此基础上对拆解流程... 以某工程海域超大直径盾构隧道为背景,为保证贯通工期且最大程度保留盾构机残值以降低工程造价,对海底盾构机整体无损拆解吊运实施方案展开研究。通过盾构拆解关键技术研究,明确了盾构整体拆解主要构件尺寸及质量,在此基础上对拆解流程、盾构机洞内吊装设备参数进行分析,同时以顶部盾尾、主驱动、刀盘中心块为例对拆解主要过程进行阐述示意;并根据盾构机无损拆解施工工艺提出相应的空间要求;最终,提出洞室施工技术并采用有限元模拟手段对施工安全风险进行分析评估。研究认为,超大盾构无损拆解方案可有效降低工程造价,确保隧道按时贯通;系列拆解关键技术可成功实现盾构机的无损拆解吊运;采用合理的施工开挖工序并结合钢架、喷混、预应力锚索锚杆体系,可有效降低洞室变形风险。 展开更多

关键词 海底隧道 超大直径盾构机 无损拆解 土建配套 技术方案 安全风险

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