極端復雜地質新型TBM研制及工程關鍵技術應用
2021年04月20日15:10
項目簡介
長大隧道建設是推進我國“交通強國”戰略與水資源高效協同利用的重大舉措，采用巖石隧道掘進機（TBM）建設是其必然選擇，而極端地質是制約其建設的關鍵技術難題，川藏鐵路多座超過30km的隧道、極端軟弱破碎的高黎貢山隧道，TBM施工面臨“變形、坍塌、卡機”困擾；長距離極硬巖的引漢濟渭秦嶺隧洞，TBM施工面臨“低效、高耗、巖爆”困境。TBM如何安全高效穿越長距離超大埋深軟弱破碎、極硬巖地層是亟待解決的世界難題。
主要技術創新如下：
（1）建立了基于巖體完整性指標和滲水量的富水破碎地層TBM卡機判識準則，提出了隧道圍巖強度應力比和變形速率的擠壓性地層TBM卡機判識準則；發明了隱藏式跟管水錘管棚鉆機與高壓深孔注漿一體化的超前鉆注加固技術，開發了前置式加強型大范圍支錨噴集成初期支護系統，研制了國產最大直徑“彩云號”TBM，建立了TBM穿越軟弱破碎地層分級支護技術體系，解決了極端軟弱破碎地層隧道變形坍塌、TBM被卡被困的技術難題。
（2）建立了TBM掘進載荷與圍巖參數匹配關系，開發了滾刀載荷、磨損在線監測技術，提出了極硬巖地層TBM可掘進性評價準則和滾刀壽命分級預測準則；開發了主軸承尺寸、密封可調耐磨鋼帶設計技術，提出了隧道內不解體狀態下主軸承滾子磨損狀態檢測、密封耐磨鋼帶洞內原位更換技術；再制造了適用于極硬巖巖爆地層的大直徑TBM，構建了深埋極硬巖地層TBM裝備工法融合、掘進支護協調、及時快速支護的巖爆分級防控技術，解決了超大埋深極硬巖隧道掘進低效、高耗、巖爆安全威脅的技術難題。
（3）提出了基于TBM滾刀破巖振動為震源的巖體構造預報方法，建立了基于巖體溫度場畸變的隧道水體精準定位及趨勢預測方法，研發了水-巖-機一體化融合掘進大數據智能反演地質信息的TBM實時超前地質預報技術及平臺，確保了TBM施工隧道地質預報信息的快速提取和識別預警，為TBM安全掘進提供了技術保障，實現了TBM施工重大地質風險的實時精準預測，解決了深埋隧道極端地質預判不精準從而導致的TBM施工致災的難題。
項目成果應用于高黎貢山、引漢濟渭、引松供水等20余座國家重大隧道（洞）工程，新增銷售額49.24億元，新增利潤4.64億元；其中，中鐵隧道局集團有限公司新增銷售額30.84億元，新增利潤2.59億元。本項目TBM技術國際領先，成功中標世界最大斷面TBM法隧道（直徑14.86m）——格魯吉亞KK公路隧道項目（含TBM裝備與施工），實現了TBM法隧道修建向極端復雜地質的突破，推動了我國深埋長大隧道掘進裝備研制與施工技術領域的科技進步。
獲獎等級：三等獎
完成單位：盾構及掘進技術國家重點實驗室；中鐵隧道局集團有限公司；中鐵工程裝備集團有限公司；中鐵西南科學研究院有限公司；中鐵二院工程集團有限責任公司；石家莊鐵道大學
市場動態
更多>>行業展會
更多>>
京公網安備 11011502006194號
