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摘要:隧道掘进机在我国长隧道工程广泛的应用,尤其是经济的快速发展,使得技术水平不断地提升,积累的施工经验和施工教训也非常地多。隧道掘进机在各类大型施工工程当中的应用,显示出了其可以适应更好的工作环境和地质环境,所以可以应用的范围也在不断地拓展当中。其中,南水北调的细线工程、海底隧道工程、市政工程等等多个项目当中都由隧道掘进机的应用,并且在未来应用的范围还会更加地广泛。
关键词:长隧道;隧道掘进机;应用
长隧道工程是由于隧道洞过长,常规的施工方式是利用钻爆犯法进行施工,但是所消耗的工期较长,而隧道掘进机的应用却非常适合长隧道工程的应用。据国外实践研究表示,如果隧道的长度超过了600米,那么隧道掘进机技术的应用就具备非常大的应用价值,经济性较高。而一些发达国家中关于隧道掘进机的应用要求隧道长度达到3000米时必须应用,但是在实际工程中很多项目也打破了原有的规定,所取得的施工成效也是非常高的。隧道掘进机的应用,集快速,安全环保等多方面的优势,极大地提升了工程项目的施工效率,缩短了施工工期,整体的施工经济性得到了保障。
1、隧道掘进机技术
隧道掘进机技术在长隧道当中的应用,可以很好地弥补了常规钻爆法的缺点,尤其是在长隧道大工程当中的应用上具有很大的优势,可以适合多种复杂地形的需求,从松散的软土层到坚硬的岩石层都可以进行广泛应用。隧道掘进机在工程项目当中的应用,很好地反映出了一个国家的科技水平以及工业化发展程度,体现了一个国家在新技术、新材料等方面的应用,技术密集水平不断地提升。伴随着科学技术以及隧道掘进机技术的发展,电子机械电子学学科产生,将机械性原理、电子学原理以及机器人原理等应用到了岩土工程学当中来,其中就包括了隧道掘进机技术。而在未来的发展当中随着智能化水平的不断提高,人们逐渐地实现了在办公室对隧道掘进机进行操控。
隧道掘进机技术的应用是针对不同地质条件实施的,地质条件不同所采取的掘进机也不同,更能够体现出掘进机技术的施工针对性。比如,有的掘进机适合在软土中应用,有的适合在岩石中应用。其中岩石掘进机可以分为单护盾和双护盾模式,也可以分为开敞式和斜井施工方式。软土掘进机最初阶段采取的是气压手掘式的施工方法,之后发展到了泥浆加压和土压平衡等方式,并逐渐地突出显示了可以掘进圆形连续多断面的隧道挖掘机,在具体的施工工作当中取得了非常大的成效。另外,软土和岩石都可以使用的混合型的掘进机逐渐地被研制出来,并在多个隧道施工中进行了广泛性的应用。
隧道掘进机的应用配置了主机和其他的配套系统,主机系统的总长度可以达到150米到300米左右。其他的配套系统包含了运料系统、供电设备、供排水系统、激光导向系统、通风防尘系统和安全系统等多个系统结构。隧道挖掘机技术与常规的钻爆技术相比较,最明显的优势就是施工速度快,可以很好地满足隧道施工方面的多项要求,而且在运输速度、排水流量、通风方式以及灌浆速度等多个方面都可以与掘进的速度相匹配,所以在长隧道施工中隧道掘进机技术成为了首选。
2、隧道掘进机技术在我国的应用
(1)应用中存在的困境
我国的隧道掘进机起步较晚,技术水平也很低,所以在具体的应用过程中面临着很多的问题:
第1,技术基础较为薄弱。长隧道挖掘中的掘进机技术的应用是伴随着众多学科和技术方式发展起来的,其中包括材料学、电子技术以及自动控制技术等等,掘进机技术在我国起步较晚,相关技术水平还待完善,所以在产品的设计以及制作方面会存在质量不过关或者使用者信心不足的情况,这些都会影响到掘进机的使用效果。
第2,成本較高。掘进机处于刚刚起步阶段我国的经济发展水平尚待提升,而且我国人口众多,劳动力资源丰富但是也很低廉,只从成本上考虑传统的掘进技术经济性更强,所以在掘进机技术的应用方面必须要充分地考虑到技术成本问题。
第3,市场意识不强。过去我国经济发展水平受限,人们的思想觉悟也不够高,所以在施工中引入新设备和技术之后,完工后多数都被直接废弃,缺乏强烈的产品市场意识,无法从产品的研发、生产、试验和改进等多个方面进行整合性研究,没有形成持续性的发展力量。此外,对于行政力量的依赖性较大,导致决策有失科学,各个单位在交流过程中很容易产生壁垒。
第4,应用与推广较为复杂。在矿山隧道施工中,传统的施工技术已经被工作人员熟练地掌握了,但是在刚接触掘进机技术时很多工作人员并不熟知,掌握效果也不好,而掘进机技术又是一个多环节紧密练习的技术方式,所以必须要科学地组织和实施,这样才能够发挥出掘进机的优越性。可见,在这种情况下极大地增加了掘进机的应用难度和推广效果。
3、长隧道中隧道掘进机技术的应用趋势
(1)大断面化的应用
在隧道施工中日本东京弯海底隧道曾经创下了当时世界最大断面隧道施工,掘进机在该项工程项目中发挥了十分重要的作用,并且在直径方面实现了多次地跨越。而后日本营团地铁七号线又一次创造了超大型断面泥水盾构掘进机掘进的记录。徐浦大桥和卢浦大桥之间上中路隧道盾构掘进机在井下调试时,其直径达到了14.87米。而上海崇明到越江隧道和南京过江隧道掘进机的直径超过了15米,创造了当时的记录。可见,隧道掘进机技术在当时及以后的长隧道施工中必然会占据重要的地位。
(2)多样化断面中的应用
隧道掘进机在应用中断面的形状是不断变化的,特别是在城市交通中的盾构掘进机,其断面更是多样化的。其中,被广泛应用的断面包括双圆、三圆和自由断面、球体盾构等断面形式的盾构机。
(3)长距离和自动化
在未来的发展中会地下空间会出现很多长隧道和超长隧道,这些隧道施工必须要通过掘进机技术实施。隧道掘进机技术的自动化也是未来发展的必然趋势,是主要的研究方向,不仅体现在局部结构上,更应该体现在系统自动控制。自动监控以及自动性的调整等方面。而且随着计算机技术、网络技术等科技水平提升,隧道掘进机技术自动化系统的设计与开发是重点方向,必然实现自动化代替人工施工。
结束语:
长隧道中隧道掘进机技术的应用对于提升长隧道施工效率,保障施工效果,缩减施工工程,降低施工成本等具有重要的意义,在未来必然会实现普及性的应用。而伴随着科学技术水平的快速提升,隧道掘进机技术也在不断地创新和发展当中,发展前景是非常可观的。隧道掘进机技术的应用和发展,坚持辩证性的眼光,需要相关部门对此提高重视程度,加强隧道掘进机技术的研究与推广,根据我国的国情指定完善的技术标准和使用规范,加强掘进机施工人员队伍的建设等,这样才可以真正地发挥隧道掘进机的作用,为我国长隧道和超长隧道的施工建设奠定坚实的基础。
参考文献
[1]张镜剑. 长隧道中隧道掘进机的应用[J]. 华北水利水电学院学报,2001,22(3):40-49.
[2] 郭军. 岩石隧道掘进机在岩石地层地铁隧道修建中的应用[J]. 人民长江,2020,52(1):139-144,157.
[3] 薛鹏,冯亮. 全断面隧道掘进机在矿井工程施工中的应用[J]. 世界有色金属,2020(23):45-46.
[4] 任明军. TBM掘进机在长大隧道同步衬砌技术的应用[J]. 建筑工程技术与设计,2018(14):1521.
[5]张旭飞.高速铁路无砟轨道路基支承层改进型滑模施工技术[J].价值工程,2019,38(11)
[6] 陈旭. 悬臂式掘进机在软岩隧道施工中的应用[J]. 建筑工程技术与设计,2016(31):841.
中交疏浚(集团)股份有限公司 北京 100013
关键词:长隧道;隧道掘进机;应用
长隧道工程是由于隧道洞过长,常规的施工方式是利用钻爆犯法进行施工,但是所消耗的工期较长,而隧道掘进机的应用却非常适合长隧道工程的应用。据国外实践研究表示,如果隧道的长度超过了600米,那么隧道掘进机技术的应用就具备非常大的应用价值,经济性较高。而一些发达国家中关于隧道掘进机的应用要求隧道长度达到3000米时必须应用,但是在实际工程中很多项目也打破了原有的规定,所取得的施工成效也是非常高的。隧道掘进机的应用,集快速,安全环保等多方面的优势,极大地提升了工程项目的施工效率,缩短了施工工期,整体的施工经济性得到了保障。
1、隧道掘进机技术
隧道掘进机技术在长隧道当中的应用,可以很好地弥补了常规钻爆法的缺点,尤其是在长隧道大工程当中的应用上具有很大的优势,可以适合多种复杂地形的需求,从松散的软土层到坚硬的岩石层都可以进行广泛应用。隧道掘进机在工程项目当中的应用,很好地反映出了一个国家的科技水平以及工业化发展程度,体现了一个国家在新技术、新材料等方面的应用,技术密集水平不断地提升。伴随着科学技术以及隧道掘进机技术的发展,电子机械电子学学科产生,将机械性原理、电子学原理以及机器人原理等应用到了岩土工程学当中来,其中就包括了隧道掘进机技术。而在未来的发展当中随着智能化水平的不断提高,人们逐渐地实现了在办公室对隧道掘进机进行操控。
隧道掘进机技术的应用是针对不同地质条件实施的,地质条件不同所采取的掘进机也不同,更能够体现出掘进机技术的施工针对性。比如,有的掘进机适合在软土中应用,有的适合在岩石中应用。其中岩石掘进机可以分为单护盾和双护盾模式,也可以分为开敞式和斜井施工方式。软土掘进机最初阶段采取的是气压手掘式的施工方法,之后发展到了泥浆加压和土压平衡等方式,并逐渐地突出显示了可以掘进圆形连续多断面的隧道挖掘机,在具体的施工工作当中取得了非常大的成效。另外,软土和岩石都可以使用的混合型的掘进机逐渐地被研制出来,并在多个隧道施工中进行了广泛性的应用。
隧道掘进机的应用配置了主机和其他的配套系统,主机系统的总长度可以达到150米到300米左右。其他的配套系统包含了运料系统、供电设备、供排水系统、激光导向系统、通风防尘系统和安全系统等多个系统结构。隧道挖掘机技术与常规的钻爆技术相比较,最明显的优势就是施工速度快,可以很好地满足隧道施工方面的多项要求,而且在运输速度、排水流量、通风方式以及灌浆速度等多个方面都可以与掘进的速度相匹配,所以在长隧道施工中隧道掘进机技术成为了首选。
2、隧道掘进机技术在我国的应用
(1)应用中存在的困境
我国的隧道掘进机起步较晚,技术水平也很低,所以在具体的应用过程中面临着很多的问题:
第1,技术基础较为薄弱。长隧道挖掘中的掘进机技术的应用是伴随着众多学科和技术方式发展起来的,其中包括材料学、电子技术以及自动控制技术等等,掘进机技术在我国起步较晚,相关技术水平还待完善,所以在产品的设计以及制作方面会存在质量不过关或者使用者信心不足的情况,这些都会影响到掘进机的使用效果。
第2,成本較高。掘进机处于刚刚起步阶段我国的经济发展水平尚待提升,而且我国人口众多,劳动力资源丰富但是也很低廉,只从成本上考虑传统的掘进技术经济性更强,所以在掘进机技术的应用方面必须要充分地考虑到技术成本问题。
第3,市场意识不强。过去我国经济发展水平受限,人们的思想觉悟也不够高,所以在施工中引入新设备和技术之后,完工后多数都被直接废弃,缺乏强烈的产品市场意识,无法从产品的研发、生产、试验和改进等多个方面进行整合性研究,没有形成持续性的发展力量。此外,对于行政力量的依赖性较大,导致决策有失科学,各个单位在交流过程中很容易产生壁垒。
第4,应用与推广较为复杂。在矿山隧道施工中,传统的施工技术已经被工作人员熟练地掌握了,但是在刚接触掘进机技术时很多工作人员并不熟知,掌握效果也不好,而掘进机技术又是一个多环节紧密练习的技术方式,所以必须要科学地组织和实施,这样才能够发挥出掘进机的优越性。可见,在这种情况下极大地增加了掘进机的应用难度和推广效果。
3、长隧道中隧道掘进机技术的应用趋势
(1)大断面化的应用
在隧道施工中日本东京弯海底隧道曾经创下了当时世界最大断面隧道施工,掘进机在该项工程项目中发挥了十分重要的作用,并且在直径方面实现了多次地跨越。而后日本营团地铁七号线又一次创造了超大型断面泥水盾构掘进机掘进的记录。徐浦大桥和卢浦大桥之间上中路隧道盾构掘进机在井下调试时,其直径达到了14.87米。而上海崇明到越江隧道和南京过江隧道掘进机的直径超过了15米,创造了当时的记录。可见,隧道掘进机技术在当时及以后的长隧道施工中必然会占据重要的地位。
(2)多样化断面中的应用
隧道掘进机在应用中断面的形状是不断变化的,特别是在城市交通中的盾构掘进机,其断面更是多样化的。其中,被广泛应用的断面包括双圆、三圆和自由断面、球体盾构等断面形式的盾构机。
(3)长距离和自动化
在未来的发展中会地下空间会出现很多长隧道和超长隧道,这些隧道施工必须要通过掘进机技术实施。隧道掘进机技术的自动化也是未来发展的必然趋势,是主要的研究方向,不仅体现在局部结构上,更应该体现在系统自动控制。自动监控以及自动性的调整等方面。而且随着计算机技术、网络技术等科技水平提升,隧道掘进机技术自动化系统的设计与开发是重点方向,必然实现自动化代替人工施工。
结束语:
长隧道中隧道掘进机技术的应用对于提升长隧道施工效率,保障施工效果,缩减施工工程,降低施工成本等具有重要的意义,在未来必然会实现普及性的应用。而伴随着科学技术水平的快速提升,隧道掘进机技术也在不断地创新和发展当中,发展前景是非常可观的。隧道掘进机技术的应用和发展,坚持辩证性的眼光,需要相关部门对此提高重视程度,加强隧道掘进机技术的研究与推广,根据我国的国情指定完善的技术标准和使用规范,加强掘进机施工人员队伍的建设等,这样才可以真正地发挥隧道掘进机的作用,为我国长隧道和超长隧道的施工建设奠定坚实的基础。
参考文献
[1]张镜剑. 长隧道中隧道掘进机的应用[J]. 华北水利水电学院学报,2001,22(3):40-49.
[2] 郭军. 岩石隧道掘进机在岩石地层地铁隧道修建中的应用[J]. 人民长江,2020,52(1):139-144,157.
[3] 薛鹏,冯亮. 全断面隧道掘进机在矿井工程施工中的应用[J]. 世界有色金属,2020(23):45-46.
[4] 任明军. TBM掘进机在长大隧道同步衬砌技术的应用[J]. 建筑工程技术与设计,2018(14):1521.
[5]张旭飞.高速铁路无砟轨道路基支承层改进型滑模施工技术[J].价值工程,2019,38(11)
[6] 陈旭. 悬臂式掘进机在软岩隧道施工中的应用[J]. 建筑工程技术与设计,2016(31):841.
中交疏浚(集团)股份有限公司 北京 100013