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中国隧道及地下工程修建技术

王梦恕,谭忠盛

《中国工程科学》 2010年第12卷第12期页码 4-10

摘要：

主要介绍了我国隧道与地下工程的设计理论及方法、钻爆法隧道施工技术、盾构隧道施工技术和TBM（tunnel boring machine）施工技术等

关键词：隧道地下工程设计理论钻爆法盾构与TBM法

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比能法在渤海海峡隧道TBM 施工中的应用分析

高攀,邹翀

《中国工程科学》 2013年第15卷第12期页码 73-79

摘要：

拟建的渤海海峡隧道采用隧道掘进机（TBM）施工极具挑战性，其中关键之一就是TBM的掘进速率预测问题。本文将渤海海峡隧道和澳大利亚Clem Jones 隧道进行工程类比，并介绍了比能法在Clem Jones 隧道的应用情况。在Clem Jones 隧道施工过程中，相关研究人员运用比能法对TBM的可掘性进行了分析及预测，从后期的掘进情况来看比能法的预测结果与实际施工吻合得较好。本文在Clem Jones 隧道和渤海海峡隧道对比分析的基础上，认为运用比能法预测TBM的可掘性同样适用于渤海海峡隧道的TBM施工。

关键词： TBM 比能凿岩速率指数掘进速率

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盾构法修建水下隧道的关键技术问题

孙谋,谭忠盛

《中国工程科学》 2009年第11卷第7期页码 18-23

摘要：

结合武汉长江隧道等水下盾构隧道工程，对水下盾构施工合理覆盖层厚度、盾构类型及关键参数确定进行了分析。对水下盾构施工关键技术如开挖面稳定技术、预防泥水喷发技术、防止隧道上浮技术、盾构姿态控制技术、长距离掘进及盾构水中对接技术、盾构始发与到达技术等进行了归纳。

关键词：水下隧道盾构法覆盖层厚度盾构选型关键技术

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TBM施工隧洞不良地质超前预报实践——以吉林省中部城市引松供水工程为例 Article

李术才, 聂利超, 刘斌

《工程（英文）》 2018年第4卷第1期页码 131-137 doi: 10.1016/j.eng.2017.12.010

摘要：

由于隧洞掘进机（TBM）施工具有快速、安全、高效的显著优势, 采用TBM 施工的隧洞越来越多。然而，TBM 施工对地层的适应性较差，在施工过程中遭遇的诸如溶洞、断层或破碎带等不良地质，往往会造成突水突泥、塌方、卡机等灾害，严重危及施工安全。针对TBM 施工隧洞的复杂环境，本文以吉林引松供水工程TBM 施工隧洞为依托，综合运用地质分析、三维激发极化与地震超前地质预报方法，提出了适用于TBM 隧洞施工期的综合超前地质预报技术体系，对TBM 施工隧洞掌子面前方的溶洞避免了隧洞突水突泥、塌方、卡机灾害的发生，对于TBM施工隧洞不良地质超前预报与TBM 安全高效掘进具有一定借鉴意义。

关键词： TBM 隧洞综合超前预报地质分析三维激发极化法地震法不良地质体

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中国大陆典型水下隧道工程案例与技术

洪开荣

《工程（英文）》 2017年第3卷第6期页码 871-879 doi: 10.1016/j.eng.2017.12.007

摘要：文章按工法分类，简要介绍了我国水下隧道的发展历程与现状，同时结合典型水下隧道的工程案例，综述了包括盾构法、钻爆法、沉管法修建的我国几座主要水下隧道工程，以及在这些工程中的技术创新所解决的重难点问题，如地质综合预报、注浆加固方法与工艺、软弱地层超浅埋大断面隧道的设计与施工、限排降压换刀、孤石的探测与处理、高地震烈度区的水下隧道建设、沉管基槽高回淤的处理等；综合分析了现有的技术基础与建设能力，提出了对我国三大海峡通道

关键词：水下隧道海峡通道盾构法沉管法钻爆法

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渤海海峡隧道TBM 施工风险评估及关键风险对策探讨

李达,洪开荣,谭忠盛

《中国工程科学》 2013年第15卷第12期页码 95-100

摘要：

本文以渤海海峡隧道设想方案的施工风险为评估对象，采用层次分析法（AHP）-模糊综合评价法对渤海海峡隧道的施工风险进行了识别和评价，认为渤海海峡隧道施工风险等级为三级分析了影响风险等级的关键风险为隧道掘进机（TBM）主轴承制造风险、突水突泥风险和施工通风风险，并根据这些风险的特征提出了风险对策建议和尚需解决的关键问题，为渤海海峡隧道的决策提供参考，同时也为跨海隧道的规划

关键词：渤海海峡隧道层次分析法模糊评价风险评估风险对策

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水下盾构法铁路隧道管片衬砌结构的原型加载试验研究

何川,封坤,晏启祥,齐春

《中国工程科学》 2012年第14卷第10期页码 65-72

摘要：

针对我国第一条水下铁路盾构法隧道——狮子洋隧道，采用“多功能盾构隧道结构体试验系统”装置原型管片衬砌结构试验结果表明，不同水压条件下管片衬砌结构力学特征不同，尤其是当结构开裂后，高水压对于结构内力与形变的发展有明显的减缓作用。狮子洋隧道采用的榫式接头管片结构在通缝与错缝拼装下的破坏特征不同，通缝拼装时结构在高水压条件下纵缝附近区域易发生局部剪切破坏，该研究成果可为同类工程的设计提供有价值的参考。

关键词：水下盾构法铁路隧道管片衬砌结构原型试验榫式接头破坏特征

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大直径泥水盾构系统管理与典型故障分析

李小岗,李胜利,牛学臣

《中国工程科学》 2010年第12卷第12期页码 51-55

摘要：

通过对北京地下直径线大直径泥水盾构机典型故障的分析，提出了相应的处理办法和预防措施。同时通过对油样分析，有预见性地对盾构机进行维护保养，客观上使盾构机完好率得到了保证。并在施工过程中引入了“零库存”和工厂化管理等一套科学的设备管理理念及方法，提高了盾构机完好率，保证了盾构机的正常施工。

关键词：盾构故障诊断管理技术

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Clogging of slurry-shield tunnel-boring machine drives in sedimentary soft rock: A case study

《结构与土木工程前沿（英文）》 doi: 10.1007/s11709-023-0984-8

摘要： This paper presents a case study of the clogging of a slurry-shield tunnel-boring machine (TBM) experienced during tunnel operations in clay-rich argillaceous siltstones under the Ganjiang River, China. The clogging experienced during tunneling was due to special geological conditions, which had a considerably negative impact on the slurry-shield TBM tunneling performance. In this case study, the effect of clogging on the slurry-shield TBM tunneling performance (e.g., advance speed, thrust, torque, and penetration per revolution) was fully investigated. The potential for clogging during tunnel operations in argillaceous siltstone was estimated using an existing empirical classification chart. Many improvement measures have been proposed to mitigate the clogging potential of two slurry-shield TBMs during tunneling, such as the use of an optimum cutting wheel, a replacement cutting tool, improvements to the circulation flushing system and slurry properties, mixed support integrating slurry, and compressed air to support the excavation face. The mechanisms and potential causes of clogging are explained in detail, and the contributions of these mitigation measures to tunneling performance are discussed. By investigating the actual operational parameters of the slurry-shield TBMs, these mitigation measures were proven to be effective in mitigating the clogging potential of slurry-shield TBMs. This case study provides valuable information for slurry-shield TBMs involving tunneling in clay-rich sedimentary rocks.

关键词： slurry-shield TBM geological investigation clogging argillaceous siltstone TBM performance mitigation measures

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超特长隧洞TBM 集群施工风险管控技术 Article

邓铭江

《工程（英文）》 2018年第4卷第1期页码 112-122 doi: 10.1016/j.eng.2017.07.001

摘要：主洞划分了18 台隧洞掘进机（TBM）掘进段和34 个钻爆法施工段，施工掌子面多达91 个。该工程不仅对建设管理、风险防控、安全高效施工提出前所未有的挑战，同时也对TBM 及其配套设备的设计、制造、运维提出了更高的要求。

关键词：超特长隧洞地质灾害 TBM 集群施工质量安全风险防控

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QPSO-ILF-ANN-based optimization of TBM control parameters considering tunneling energy efficiency

《结构与土木工程前沿（英文）》 2023年第17卷第1期页码 25-36 doi: 10.1007/s11709-022-0908-z

摘要： In recent years, tunnel boring machines (TBMs) have been widely used in tunnel construction. However, the TBM control parameters set based on operator experience may not necessarily be suitable for certain geological conditions. Hence, a method to optimize TBM control parameters using an improved loss function-based artificial neural network (ILF-ANN) combined with quantum particle swarm optimization (QPSO) is proposed herein. The purpose of this method is to improve the TBM performance by optimizing the penetration and cutterhead rotation speeds. Inspired by the regularization technique, a custom artificial neural network (ANN) loss function based on the penetration rate and rock-breaking specific energy as TBM performance indicators is developed in the form of a penalty function to adjust the output of the network. In addition, to overcome the disadvantage of classical error backpropagation ANNs, i.e., the ease of falling into a local optimum, QPSO is adopted to train the ANN hyperparameters (weight and bias). Rock mass classes and tunneling parameters obtained in real time are used as the input of the QPSO-ILF-ANN, whereas the cutterhead rotation speed and penetration are specified as the output. The proposed method is validated using construction data from the Songhua River water conveyance tunnel project. Results show that, compared with the TBM operator and QPSO-ANN, the QPSO-ILF-ANN effectively increases the TBM penetration rate by 14.85% and 13.71%, respectively, and reduces the rock-breaking specific energy by 9.41% and 9.18%, respectively.

关键词： tunnel boring machine control parameter optimization quantum particle swarm optimization artificial neural network tunneling energy efficiency

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关于硬岩隧道掘进机刀盘设计的进一步研究

Jamal Rostami, Soo-Ho Chang

《工程（英文）》 2017年第3卷第6期页码 892-904 doi: 10.1016/j.eng.2017.12.009

摘要：

在隧道项目中，隧道掘进机（TBM）能否顺利施工取决于TBM 系统所有部件（从刀具到后备系统）能否正常运转，并取决于全部机车车辆的配合。而在整个TBM 系统中，刀盘是影响TBM 施工效率最为关键的因素。刀盘的设计影响到掘削效率、刀盘平衡、刀具使用寿命、主轴承/ 齿轮箱维护、出渣效果、面刀和边刀/ 排渣铲斗的磨损情况。尽管当前可用文献中已就盘形滚刀、切削力、刀盘的某些设计特征做了讨论，但与本论题相关的文献却十分有限，这是因为刀盘的设计主要由隧道掘进机制造商负责，大部分设计工艺都属制造商专有，虽然本论题当前大受关注，但岩石隧道掘进机的设计对终端客户而言仍是个谜题本文将试着阐明设计中的基本概念，虽不足以帮助读者进行成熟设计，却可助工程师与承包商理解设计步骤中的构思过程、合理设计中应注意的事项以及刀盘设计对于隧道掘进机运行及寿命周期的意义。

关键词： TBM 刀盘设计刀盘布置盘形滚刀刀具布置形式 TBM 效率

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大直径盾构侧穿地铁站的变形预测与实测结果分析

张继清,索晓明

《中国工程科学》 2010年第12卷第12期页码 18-22

摘要：

通过数值计算方法对北京地下直径线侧穿地铁2号线某车站的结构变形进行预测，并将预测值与实测值进行对比和差异性原因分析，以期对类似工程预测变形

关键词：大直径盾构地铁车站变形预测监测数值分析

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异形掘进机设计制造关键技术研究及工程应用

李建斌

《工程（英文）》 2017年第3卷第6期页码 905-914 doi: 10.1016/j.eng.2017.12.002

摘要：

随着地下空间开发进程的加快，越来越多的大型掘进机（TBM）应用于地下工程开挖。目前，常规TBM 已无法完全满足地下工程对断面形式和空间利用率的追求，异形TBM 成为理想断面开挖设备成为市场新的增长点。本文首先介绍了异形TBM 的技术特点及发展现状，然后结合典型工程与工法创新，针对矩形顶管和马蹄形TBM 开展了盾体结构设计优化、多刀盘联合开挖、异形管片拼装、黄土地层渣土改良等多项关键技术研究，为异形断面TBM 的设计、制造和施工提供了一套可行的解决方案。相关工程实践表明，采用针对性设计、制造的异形TBM，在施工进度、地表沉降控制和空间利用等方面具有巨大优势。

关键词：异形TBM 矩形顶管机马蹄形TBM 地下空间开发