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1、盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室周建军周建军盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室深部复合地层隧道深部复合地层隧道TBMTBM施工风险施工风险与设计制造关键技术与设计制造关键技术盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室引 言深部复合地层地质特征深部复合地层TBM施工风险复合地层TBM施工实例目目目目录录录录设计制造中关键技术盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室引引 言言盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室（一）深部复合地层（一）深部复合地层TBMTBM施工的必然趋势施工的必然趋势1、深长隧（巷）道
2、是大型特大型交通、矿山、水利工、深长隧（巷）道是大型特大型交通、矿山、水利工程建设的关键控制性工程，其建设安全关系到国家重大程建设的关键控制性工程，其建设安全关系到国家重大工程的整体安全工程的整体安全 西部大开发战略，公铁网快速发展。西部地区山高谷深，公铁交通工程大量埋深达到800米、长度超过10公里的深长隧道。未来未来5年，规划待建的铁路隧道年，规划待建的铁路隧道500余座，总长余座，总长9000多多公里，其中特长隧道公里，其中特长隧道122座，总长达座，总长达1760公里，埋深超公里，埋深超过过800米的隧道总长度将超过米的隧道总长度将超过1000公里。公里。 盾构及掘进技术国家重点实验室
3、盾构及掘进技术国家重点实验室（一）深部复合地层（一）深部复合地层TBMTBM施工的必然趋势施工的必然趋势1、深长隧（巷）道是大型特大型交通、矿山、水利、深长隧（巷）道是大型特大型交通、矿山、水利工程建设的关键控制性工程，其建设安全关系到国家工程建设的关键控制性工程，其建设安全关系到国家重大工程的整体安全。重大工程的整体安全。 预计未来预计未来510年内，将会有越来越多的矿井进入超千年内，将会有越来越多的矿井进入超千米深部开拓开采阶段，我国也将成为世界上资源开采米深部开拓开采阶段，我国也将成为世界上资源开采深度最大的几个国家之一，深部巷道的掘进比例将会深度最大的几个国家之一，深部巷道的掘进比例将
4、会大幅度提高。大幅度提高。目前煤炭开采埋深超1000m的隧道每年有2200km。盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室（一）深部复合地层（一）深部复合地层TBMTBM施工的必然趋势施工的必然趋势1、深长隧（巷）道是大型特大型交通、矿山、水利、深长隧（巷）道是大型特大型交通、矿山、水利工程建设的关键控制性工程，其建设安全关系到国家工程建设的关键控制性工程，其建设安全关系到国家重大工程的整体安全。重大工程的整体安全。 国民经济持续快速发展对西部地区水资源开发提出了巨大需求，合理的水资源开发已成为保障我国能源安全、改善能源结构、优化地区水资源调配的重大战略举措。滇中调水、伊犁河调水
5、和南水北调西线工程滇中调水、伊犁河调水和南水北调西线工程盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室（二）深部复合地层（二）深部复合地层TBMTBM施工的优势施工的优势深部地层水平应力与垂直应力趋近，TBM形成的圆形断面最有利于隧道围岩稳定；TBM掘进对围岩开挖扰动小，并能及时施作管片等全断面封闭支护，有利于围岩稳定；TBM实现开挖和支护机械化连续作业，掘进速度可以达到钻爆法的36倍，大大提高掘进支护效率，降低工人的劳动强度，改善掘进工作面的生产环境。安全、文明、经济、自动化与信息化程度高盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室（三）深部复合地层围岩与（三）深部复合
6、地层围岩与TBMTBM的相互作用机的相互作用机理及安全控制研究的三个关键科学问题理及安全控制研究的三个关键科学问题 盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室一、一、 深部复合地层地质特征深部复合地层地质特征盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室成因复杂、影响因素众多岩体自重构造运动地形条件地震作用深埋地层，高地应力是危及工程岩体安全的主导因素。目前，一般认为地应力为2030MPa为高地应力。岩爆是在地下空间开挖过程中，频发于高地应力地区、脆性硬岩地质条件下的一种动力失稳地质灾害。高地压下硐室开挖致灾机理开挖卸荷引起岩体应力场的扰动和重分布，导致围岩应力值和方向
7、发生变化。（一）高地应力（一）高地应力- - 岩爆岩爆盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室距离掌子面210m以内，往后逐渐减少。倍洞径到1.21.5倍洞径处，往后逐渐减少岩爆高发区岩爆形式岩爆诱因内因：高储能岩体的存在，应力接近岩体强度外因：附加荷载的触发破裂松脱、爆裂弹射、更严重的表现为爆炸抛射。掌子面开挖后的520h是岩爆发生高峰期，一般TBM设备在5h的时间里可掘进十几米，而这个距离和时间正好处于TBM设备的支护区域内岩爆发生期盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室岩爆机理工程岩体破坏时内部储存的弹性应变能大量转化为破坏动能表现形式破裂松脱、爆裂弹射
8、、爆炸抛射工程危害1、威胁施工人员、设备安全；2、影响施工进度；3、造成超欠挖；4、初期支护失效；5、严重事诱发地震。盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室（二）高压涌突水（二）高压涌突水上层滞水承压水潜水随埋深增加，地下水渗透压力增加。地下水常赋存于孔隙、构造裂隙、溶蚀裂隙、溶洞等。高水压地下硐室开挖致灾机理破坏地下水的存储和转移通道及含水层结构，使水动力条件和围岩力学平衡状态发生急剧改变，以致地下水体所储存的能量以流体（常含固体物质）高速运移形式瞬间释放而产生的一种动力破坏。围岩类别石灰岩碎屑岩变质岩粘土岩最小涌水量1002001253001502001040围岩被冲溃所
9、需的最小涌水量(m3/h)盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室高水压地下硐室开挖致灾形式破坏地下水平衡系统，改变了隧道围岩水压环境；围岩渗水导致隧道近场围岩有效应力增加，从而加剧近表围岩的破坏失稳。高水头环境下，施工导致连通性增大，张开度增加。水压劈裂作用导致导水裂隙的进一步扩张。高水头环境下，渗流携带泥砂，易发生大规模突水突泥事故。高水压地下硐室开挖工程危害涌水事故频发，伴有涌泥、涌涌水事故频发，伴有涌泥、涌砂，淹没坑道、冲毁机具；砂，淹没坑道、冲毁机具；地面沉降、甚至塌陷；地面沉降、甚至塌陷；水资源减少和枯竭水资源减少和枯竭, 水质污染；水质污染；施工被迫中断施工被迫中
10、断,重大人员伤亡重大人员伤亡。盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室（三）高地温（三）高地温高地温的定义：温度大于28地温随深度增加而增大，地下硐室随开挖深度增大而高温热害问题加剧。高地温问题已成为隧道工程、采矿工程及其他地下工程常见的地质灾害问题。国名国名隧道名称隧道名称长度长度/km最大埋深最大埋深/m温度温度/日本安房公路隧道4.3570075瑞士Simplon19.731214055.4美国特科洛特公路隧道6.40228747中国齐热哈塔尔引水隧道15.63170075意大利亚平宁铁路隧道18.518200063.8国内外部分隧道的地温值盾构及掘进技术国家重点实验室盾
11、构及掘进技术国家重点实验室高地温致灾机理1、高温改变岩石力学性质2、温度变化引起温度应力，即岩石热应力效应3、温度引起工作人员不适、机器故障在较高的温度作用下，温度每改变1C，可在岩石内产生0.40.5MPa的热应力变化。若超过岩体抗拉强度，可能引起岩体的脆性破坏。各地区地温值及梯度各异，主要取决于区域气候、区域地质构造、地壳深部结构、岩浆作用及构造活动。温度对花岗岩力学参数的影响（三）高地温（三）高地温盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室（四）基岩断裂带引起的长距离复合地层（四）基岩断裂带引起的长距离复合地层正断层、逆断层和平衡断层。两盘相对运动，相互挤压，使附近的岩石破
12、碎，形成与断层面大致平行的破碎带，叫断层破碎带，简称断裂带。隧道穿过断层，施工难度主要取决于断层的性质、断层破碎带的宽度、填充物、含水性和隧道轴线与断层构造线的关系。当隧道轴线斜交或平行于构造方向时，隧道穿过破碎带长度较大，并有强大侧压力，应加强支护体系，及时封闭。盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室在各种不良地质条件中，断层破碎带是重要的地质灾害源。断层破碎带不同种类与变化引起的工程地质力学问题较多，对其理论认识不充分，施工技术不完善。断层对硐室开挖的影响因素断层性质断层破碎带宽度充填物含水性断层活动性硐室轴线和断层构造方向组合方式（四）基岩断裂带引起的长距离复合地层（四
13、）基岩断裂带引起的长距离复合地层盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室由于断层破碎带的形态复杂，影响因素众多，因此具有一系列特殊的变形破坏形式、机理等。断层破碎带致灾机理断层破碎带岩体力学强度低、潜在应力释放快、围岩稳定性差，开挖对其破坏程度远大于完整岩体。因此施工难度更大，更易导致施工灾害。容易出现突水、突泥、留渣、塌方等地质灾害。断层破碎带工程危害（四）基岩断裂带引起的长距离复合地层（四）基岩断裂带引起的长距离复合地层盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室（五）软岩大变形（五）软岩大变形公路、铁路等特长交通隧道主要集中在我国中、西部地质构造发育的复杂山岭
14、地区，埋深多在3001000m，主要面临高地应力软岩大变形及长期稳定性等突出技术难题。统计数据分析，软弱围岩隧道事故主要表现在三个方统计数据分析，软弱围岩隧道事故主要表现在三个方面：面：一是洞口坍方，占一是洞口坍方，占20%20%。二是掌子面变形坍方，占二是掌子面变形坍方，占33%33%。三是掌子面后方坍方三是掌子面后方坍方“关门关门”，占，占47%47%。 盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室陶恩陶恩(Tauern)(Tauern)隧道隧道:19701975年修建于奥地利，为双向行驶之公路隧道(单洞)，全长6400m，埋深6001000m。该隧道施工中在千枚岩和绿泥石地段
15、发生了大变形，产生了50cm(一般)及120cm(最大)的位移，最大位移速度达20cm/d，是世界上第一座知名的大变形隧道。阿阿尔尔贝格格(Arlberg)(Arlberg)隧道隧道:阿尔贝格隧道也在奥地利，系公路隧道，全长13980m。 隧道最大埋深740m，原始地应力13MPa，围岩为千枚岩、片麻岩、含糜稜岩的片岩绿泥石等，抗压强度为1.22.9MPa。仍产生了2035cm的支护位移，变形初速度达到46cm/d ，最大达11.5cm/d。盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室软岩隧洞的破坏主要特征软岩隧洞的破坏主要特征：变形破坏方式多变形破坏方式多:拱顶下沉、坍塌外，还有
16、片帮和底鼓、底围隆破，隧洞表现出强烈的整体收敛和破坏。变形量大变形量大:拱顶下沉大于10cm，有的高达50cm，两帮挤入在2080cm之间。变形速度高变形速度高:初期收敛速度可以达到3cm/d，即使施作了常规锚喷支护以后，可达2cm/d。持续时间长持续时间长：变形破坏持续很长时间，往往长达12年。因位置而异因位置而异：具有强烈的各向异性。围岩破坏范围大围岩破坏范围大：可达5倍的洞室半径，甚至更大。来压快来压快：矿压随时间而增大，收敛速度高，在很短时间内，围岩即与支护结构接触，产生挤压。具有流变性。盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室二、二、 深部复合地层深部复合地层TBM施
17、工风险施工风险盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室（一）高地应力，围岩变形卡机风险（一）高地应力，围岩变形卡机风险（1）高地应力，围岩变形卡机（2）岩石风化膨胀卡机；当TBM护盾周围围岩变形量超过开挖预留变形量，且推力不能克服围岩对护盾产生的摩擦阻力时，便会出现卡机现象，分为两类：盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室（二）高水压，（二）高水压，TBMTBM压力平衡风险压力平衡风险经济快速发展对矿产资源的需求也在不断加大，资源开发正在向超千米深部延伸。但也伴随着诸多风险的发生：（1）开挖面失稳；（2）隧道周围土体易坍塌；（3）隧道易上浮；（4）盾尾等部位密
18、封难满足；（5）管片接缝防水难实现。盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室（三）高地温（三）高地温TBMTBM施工设备、人员风险施工设备、人员风险高地温的严重危害：高地温的严重危害：作业人员经常出现头晕、呕吐现象；围岩表面产生潮解现象，遇水即成粉末，岩面喷射混凝土后立即脱落，无法粘结；施做的砂浆锚杆强度抗拔力不能满足设计要求；出碴设备每作业一小时左右，机体温度升高就要出洞用水冷却；盾构设备电气、液压一系列问题；测量仪器测距失效，根据测量仪器操作说明书，正常工作环境温度范围为-2045。长距离TBM超深隧道施工良好的通风必要的降温措施非常重要盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘
19、进技术国家重点实验室（四）复合地层，塌方致灾风险（四）复合地层，塌方致灾风险复合地层条件下，同一端面地层条件差异明显，开挖面的压力平衡无法建立，隧道易产生不均匀沉降，造成衬砌结构的局部附加应力和应力集中，同时掘进参数控制极为困难，极易出现塌方冒顶和浆液漏失现象。盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室坍塌碴石处理困难坍塌碴石处理困难回填量大回填量大撑靴失效撑靴失效支护失效支护失效盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室（五）硬岩岩爆，设备人员风险（五）硬岩岩爆，设备人员风险影响岩爆发生的因素众多：隧道埋深、岩体结构、岩石力学属性、岩石的能量特征等，控制难度大，同
20、时控制不当，也会造成重大事故。盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室（六）硬岩刀具损耗大，工程成本风险（六）硬岩刀具损耗大，工程成本风险刀具损耗是评价硬岩掘进机工作性能的一个重要参数，综合国际及国内承包商的工程经验，刀具消耗占TBM施工成本的1/41/5。盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室三、三、 几个深部复合地层几个深部复合地层TBM施工案例施工案例盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室（一）（一）台湾雪山隧道台湾雪山隧道TBM施工施工TBM类型：双护盾开挖初期己确知的断层有石槽(I)、石牌北支(II)与南支()、大金面()、巴陵(V
21、)、上新()及金盈断层()。宽度由l0m至60m不等。另怀疑是断层的线型有数十条。主要区域性褶皱仅有莺仔港向斜(A)及倒吊子向斜(B)两条。其它露出于坪林隧道沿线的小折皱构造则多达9条。雪山隧遭位于欧亚大陆板块与菲律宾海板块折皱冲断构造区，覆盖层厚达700余m，由老而新有始新世四棱砂岩(SL)、渐新世干沟层(KK)、粗窟层(倦)、大桶山层(TT)以及中新世妈冈层(MK)及枋脚层(FC)等六层，盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室北上北上线施工：施工： TBM于1996年5月1日开始开挖，1999年9月废弃这台TBM，转由钻爆法进行施工，仅完成456m。期间经历了7次受困地质
22、处理，发生了盾尾的预制混凝土加固管片突然坍塌、地下水涌入隧道，涌水产生的大量废渣将整个TBM掩埋达100余m。南下南下线掘掘进： 南下线TBM则于l996年8月19日开始开挖。1997年7月10日，TBM开挖了 654m，遭遇断层，改采顶导洞+及TBM混合工法，共计l935m。TBM停机2年9个月，于2000年4月1日才重新启动，配合前方顶导洞施工进度，采取渐近式开挖掘进。历经8年半。期间尾盾也存在过卡盾现象。盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室坚硬岩石，刀盘刀具磨损剧烈坚硬岩石，刀盘刀具磨损剧烈四棱砂岩地层岩质坚硬破碎，单压强度达310MPa，石英含量更超过90。涌水地涌
23、水地带遭遇达50L/s的破碎涌水地带，涌水挟带大量泥沙及碴料自伸缩盾缝隙、进料斗、输送带等涌进，造成TBM前后盾体堆积大量细砂及碴料导致无法组装环片、复位及下一循环开挖。盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室（二）（二）引洮工程引洮工程7#隧洞单护盾隧洞单护盾TBM施工施工 地质特点：地质特点：隧洞地质环境复杂，围岩构造较为发育，地层岩相多变，岩性以软岩、极软岩为主，局部洞地下水活动，地下水具多层承压性。隧洞围岩分别由不稳定的类和极不稳定的类组成。第三系泥质胶结的细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩等极软岩构成的类围岩段约占85.6%。TBM施工段，断面为圆形，采用NFM设计NHI制造
24、单护盾TBM施工单护盾TBM施工。开挖直径5.75米，衬砌直径4.96m。盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室含水疏松细砂岩洞段含水疏松细砂岩洞段TBMTBM被卡被卡：TBM自2009年12月27日开始掘进以来，TBM在能自稳的砂质泥岩、泥质粉砂岩洞段能正常掘进，通过刀盘喷水控制，能克服糊刀盘刀具的不良影响。自4月20日进入含水疏松砂岩地层后掘进速度明显下降，掌子面坍塌严重，于5月14日刀盘被掌子面坍塌下来的大块细砂岩卡住无法转动，通过对刀盘前方围岩进行灌浆加固和刀盘周边坍方体清理，6月6日成功启动刀盘，6月8日再次因坍塌困住刀盘，6月17日成功启动刀盘，尝试性掘进，掌子面
25、坍塌严重。该工程后续又通过了三个含水疏松细砂岩洞段。引起问题引起问题：掘进后的隧洞围岩坍塌导致豆砾石无法回填密实，管片安装变形严重因脱困需要施工荷载及围岩内应力管片不同程度的损伤连续三次卡机，多用工期15.5月盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室TBM卡机原因卡机原因掌子面围岩不能自稳，坍方严重；掌子面围岩不能自稳，坍方严重；复合地层，掘进时达不到启动扭矩，导致刀具弦磨损坏，复合地层，掘进时达不到启动扭矩，导致刀具弦磨损坏，刀盘异常磨损；刀盘异常磨损；碴土松散、含水量大，皮带出碴能力不够，涌水、涌砂问碴土松散、含水量大，皮带出碴能力不够，涌水、涌砂问题存在，安装管片前要进行
26、大量清碴工作；题存在，安装管片前要进行大量清碴工作；处理措施处理措施TBM结合灌浆加固继续尝试性的掘进；结合灌浆加固继续尝试性的掘进；地质补勘工作，查明竖井另一侧的疏松砂岩分布情况；地质补勘工作，查明竖井另一侧的疏松砂岩分布情况；对已查明的红山洼集中分布的疏松砂岩洞段绕洞人工开挖对已查明的红山洼集中分布的疏松砂岩洞段绕洞人工开挖（上部开挖导洞，类似雪山隧道）（上部开挖导洞，类似雪山隧道），TBM空推管片衬砌通空推管片衬砌通过；过；盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室（三）青海（三）青海引大济湟总干渠双护盾引大济湟总干渠双护盾TBM卡机实例卡机实例工程概况工程概况引大济湟工程
27、是青海省内一项跨流域大型调水工程。引水隧洞工程位于青海省大坂山区，全长24165.83m，进口底板高程2955.60m，出口洞底高程2941.70m；采用TB593E/TS双护盾TBM施工。(1)煤层瓦斯:侏罗系地层洞段；(2)断层 (24条)；（3)高地应力；(4)涌水。先后发生了5次卡机事件盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室自2008年4月3日，青海“引大济湟”TMB掘进进入F5断层范围，在断层内掘进约20m后，围岩变形严重，将盾壳抱住，TBM被困。F5断层：长约300m，最大埋深694m，母岩为加里东期侵入的石英闪长岩，受构造影响石英闪长岩总体较破碎，局部为碎裂岩并
28、有轻微蚀变。局部有地下水发育。 TBM F5 TBM F5断层卡机情况断层卡机情况第一次脱困施工第一次脱困施工: :2008年4.329日侵入石英闪长岩，完整性差、无水；高地应力，节理发育，掌子面上部塌方，最高3m塌腔；盾壳大跨以上周边岩体清除，并采用钢筋网片木板方木工字钢临时支护形成一个高1.2米的空间，以释放盾壳压力。盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室 第二次卡机第二次卡机: :2008年4月30日6月26日；侵入石英闪长岩，石英含量高，围体完整性差，开始无水，处理过程拱部有淋雨状出水；TBM盾壳周边收敛岩体清除后，TBM往前掘进，掘进时掌子面发生较大坍塌，刀盘及前盾
29、被卡。掘进时由于盾壳移动，第一次脱困施作的临时支护垮塌，盾壳处围岩亦发生坍塌；采用人工风镐开挖钢支撑超前小导管锚喷网支护进行开挖，开挖过程拱部出现淋雨状出水，地下水将拱部塌体浸泡成泥质流体，本段采用密插小导管通过盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室第三次第三次卡机卡机侵入石英闪长岩，石英含量高，围岩微解理裂隙发育，稳定性差，易发生坍塌，无水。进行刀盘前部人工全断面开挖+TBM步进通过，隧道底部喷锚注浆，顶部管棚支护。第四次卡机第四次卡机隧道超限，停机时间长隧道应力收敛停机；掌子面砼反力墙，TBM后退，重新调向后掘进盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室第五
30、次卡机第五次卡机2008年11月3日，围岩微解理裂隙发育，稳定性差，易发生坍塌；TBM调向掘进后，姿态处于可控，地质破碎，拱顶坍塌（塌腔最高处约10m），周边围岩收敛变形，将盾壳抱死，TBM被困。从倒数第五环（4520环）管片C片钢管片开口进入盾壳处，并从后向前自大跨下50cm以上部份开挖收敛围岩及塌体，并进行钢支撑超前小导管锚喷网支护。掌子面围岩及刀盘处塌腔掌子面围岩及刀盘处塌腔伸缩盾部位塌腔伸缩盾部位塌腔 尾盾处塌腔尾盾处塌腔盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室四四 、选型和、选型和 设计制造中关键技术设计制造中关键技术盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点
31、实验室（一）（一）TBMTBM选型需要关注的几个问题选型需要关注的几个问题u 确保人员和TBM设备的安全；u 能满足大多数地层适应性掘进；u 能满足施工工期；u 能满足环保要求的需要；u 能应对各种风险：如大埋深高地应力条件下岩爆、坍塌及围岩大变形风险；破碎带、软弱围岩条件下坍塌风险；渗漏水、涌水风险等；敞开式单护盾敞开式单护盾TBM TBM 双护盾多功能双护盾多功能TBMTBM双模式双模式TBMTBM通用紧凑型通用紧凑型盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室u基于岩机作用机理基于岩机作用机理TBMTBM可掘性及刀具预测可掘性及刀具预测 （TBM工法是否适合？）u深部地层围岩
32、性质及深部地层围岩性质及TBMTBM选型关系选型关系 （哪种类型TBM适合？）u深部地层围岩表征及刀盘地层适应性关键设计技术深部地层围岩表征及刀盘地层适应性关键设计技术（结构、刚度、开挖临时支护出碴可靠否？）u深部地层高地应力深部地层高地应力TBMTBM卡机针对性关键性技术设计卡机针对性关键性技术设计；（地应力存在表征机理，卡机、岩爆风险如何预测，TBM如何针对性设计，施工如何防范？）u深部地层地质超前预报技术深部地层地质超前预报技术（二）设计制造中的几个关键技术（二）设计制造中的几个关键技术盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室u 基于超深埋围岩稳定性基于超深埋围岩稳定性T
33、BMTBM压力平衡技术压力平衡技术 （深埋隧道地下水文特征、分布机制，TBM掘进涌水措施，掌子面自稳定性，涌水段压力平衡模型？）u 软硬不均地层软硬不均地层TBMTBM关键系统针对性设计关键系统针对性设计（围岩稳定机理，复合地层隧道收敛机制，TBM整体设计特征，支护（临时、永久）稳定性计算，快速支护设备针对性设计？）u 高地温，高地温，TBMTBM环境适应性设计环境适应性设计（高地温应对措施，通风、降温、设备选型？）u 超深埋复合地层超深埋复合地层TBMTBM可靠性设计可靠性设计（关键系统：刀盘、盾体、密封系统、控制系统、支护系统、步进系统等）（二）设计制造中的几个关键技术（二）设计制造中的几个关键技术盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室 结结 语语盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室 随着国家基础建设的加强，校企之间紧密结合，深部地层空间的开发，深部地层基础理论将进一步跃升，深部地层岩机作用、TBM关键基础理论将进一步形成，自主知识产权的TBM必将实现及产业化，盾构及掘进技术也将进入国际先进行列。盾构及掘进技术国家重点实验室盾构及掘进技术国家重点实验室49谢谢谢谢
