Challenges in Tunnel Construction and Preliminary
Study on Innovative TBM Design for SichuanTibet
Railway(川藏铁路TBM隧道建设挑战及装备创新设计探讨)

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2021.02.002

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隧道建设（中英文） ›› 2021, Vol. 41 ›› Issue (2): 165-174.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2021.02.002

Challenges in Tunnel Construction and Preliminary Study on Innovative TBM Design for SichuanTibet Railway(川藏铁路TBM隧道建设挑战及装备创新设计探讨)

陈馈^1， 2，冯欢欢^{1， 2, *}，贺飞³

（1. 盾构及掘进技术国家重点实验室，河南郑州 450001； 2. 中铁隧道局集团有限公司，广东广州 511458；3. 中铁工程装备集团有限公司，河南郑州 450016）

出版日期:2021-02-20 发布日期:2021-03-05
作者简介:陈馈（1963—），男，湖南新化人，1985年毕业于长沙铁道学院，工程机械专业，博士，教授级高级工程师，现从事盾构技术研究与管理工作。E-mail： 18637979101@163.com。*通信作者：冯欢欢， E-mail: skl_fhh@163.com。
基金资助:
国家重点基础研究发展计划（973计划）项目（2014CB046906）；中国铁路总公司科技研究开发计划（2016G004-A）

Challenges in Tunnel Construction and Preliminary Study on Innovative TBM Design for SichuanTibet Railway

^{CHEN Kui^1，2, FENG Huanhuan^{1, 2}, HE Fei³}

(1. State Key Laboratory of Shield Machine and Boring Technology, Zhengzhou 450001, Henan, China; 2. China Railway Tunnel Group Co., Ltd., Guangzhou 511458, Guangdong, China; 3. China Railway Engineering Equipment Group Co., Ltd., Zhengzhou 450016, Henan, China)

Online:2021-02-20 Published:2021-03-05

摘要/Abstract

摘要： 川藏铁路具有显著的地形高差、强烈的板块活动、频发的山地灾害、脆弱的生态环境、严重的高寒缺氧等特征，是目前国内外最具有挑战性的铁路工程。为充分应对川藏铁路隧道建设过程中将面临的长大隧道多、地应力高、活动断层频繁等重大挑战，详细阐述各类复杂工况下采用TBM施工所面临的相应挑战。系统分析川藏铁路TBM创新设计理念及特点，从高原高寒、长距离硬岩掘进、岩爆、断层破碎带、大变形、突泥涌水、高岩温等方面进行TBM针对性创新设计分析，并提出： 1)超前地质探测和处理是用于川藏铁路隧道TBM施工风险控制的主要手段； 2)对于以岩爆为主的隧道，创新设计“双护盾+锚喷支护”的双护盾TBM或双支护TBM显得尤为重要； 3)对于以大变形为主的隧道，宜首选双结构的敞开式TBM或进行其他结构方面的创新设计。

关键词: 川藏铁路, 特长隧道, TBM, 高原高寒, 高地应力, 高地温, 不良地质条件

Abstract: SichuanTibet Railway is the most challenging railway project worldwide to date due to its great elevation difference, intensive tectonic activities, frequent mountain disasters, fragile ecological environment and severe hypoxia at high altitude. In this paper, the challenges to be encountered during TBM construction for SichuanTibet Railway under various complex conditions, including numerous long and large tunnels, high insitu stresses, and highly active faults etc., are described in details. Innovative design concepts and characteristics of TBMs for construction of SichuanTibet Railway are systematically analyzed in eight aspects such as alpinecold condition, longdistance driving in hard rock and rockburst etc. From these analysis, conclusions are drawn as follows: (1) Advanced geological probing and treatment is a main means of risk control for TBM tunneling during construction of SichuanTibet Railway tunnels. (2) It is particularly necessary to adopt innovative design TBM with "dual shield + rock bolt & shotcrete" or dualsupport TBM for constructing rockburst prone tunnels. (3) For tunnels prone to large deformation, open dualmode TBMs or TBMs with innovative structure design are preferred. It is expected to provide some reference for targeted TBM design and tunnel construction in the later stage.

Key words: SichuanTibet Railway, extralong tunnel, TBM, alpinecold condition; high insitu stress, high ground temperature, adverse geological conditions

中图分类号:

U 45

陈馈, 冯欢欢, 贺飞. Challenges in Tunnel Construction and Preliminary Study on Innovative TBM Design for SichuanTibet Railway(川藏铁路TBM隧道建设挑战及装备创新设计探讨)[J]. 隧道建设, 2021, 41(2): 165-174.

CHEN Kui, FENG Huanhuan, HE Fei. Challenges in Tunnel Construction and Preliminary Study on Innovative TBM Design for SichuanTibet Railway[J]. Tunnel Construction, 2021, 41(2): 165-174.

[1]	周亚萍, 姜海波. 深埋高地应力水工隧洞地应力特征及岩爆脆性破坏深度预测研究[J]. 隧道建设, 2022, 42(S1): 321-330.
[2]	陈思宇, 方钱宝, 宋玺, 张路华, 王峰. 高原铁路高海拔特长隧道紧急救援站排烟结构型式探讨[J]. 隧道建设, 2022, 42(S1): 382-388.
[3]	文斌. 特长隧道“一洞双机”TBM高效掘进关键技术及应用[J]. 隧道建设, 2022, 42(S1): 433-441.
[4]	谢金池, 寇昊, 何川, 聂金诚, 杨文波, 肖龙鸽. 高地应力软岩大变形隧道洞型及双层初期支护支护时机研究[J]. 隧道建设, 2022, 42(9): 1578-1588.
[5]	杜闯东, 洪开荣, 李志军, 杨延栋. TBM穿越不良地质施工关键技术——以高原铁路某隧道进口段为例 [J]. 隧道建设, 2022, 42(7): 1274-1288.
[6]	李志军, 刘广志, 于京波, 陈桥. 高原铁路TBM预备洞浅埋软硬不均频变地层开挖与爆破关键技术[J]. 隧道建设, 2022, 42(6): 1044-1052.
[7]	洪开荣, 杜彦良, 陈馈, 冯欢欢, 贾连辉, 徐飞. Full-Face Tunnel Boring Machines (Shields/TBMs) in China: History, Achievements, and Prospects（中国全断面隧道掘进机发展历程、成就及展望）[J]. 隧道建设, 2022, 42(5): 739-756.
[8]	王志杰, 姜逸帆, 林铭, 邓宇航, 刘新星, 魏子棋, 周平. 高地温尼格隧道综合降温体系研究[J]. 隧道建设, 2022, 42(1): 16-25.
[9]	冯欢欢, 王树英, 杨露伟, 杨延栋, 王文超, 夏明. 复杂地质条件下TBM刀具失效形式及原因分析与应对措施[J]. 隧道建设, 2022, 42(1): 130-136.
[10]	刘炜, 闫沁太, 李建斌. 隧道围岩传热模型及隔热层降温效果研究[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 284-289.
[11]	赵树磊, 王海洋, 赵宁雨, 关瑞士, 郑仕跃, 彭文彬. 米拉山隧道独头极限通风距离下污染物运移规律研究[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 367-374.
[12]	李志军, 石小军, 张成勇. 混装炸药在川藏铁路隧道爆破施工的应用探讨[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 479-485.
[13]	龚军, 唐帅尧, 张丹峰, 李增印, 陈志敏, 孙胜旗. 极高地应力软岩膨胀岩互层隧道大变形施工技术[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 485-493.
[14]	王金刚, 于京波, 李志军, 刘维正, 陈桥, 周广杰. 川藏铁路邻近一级水源地高悬洞口安全进洞施工技术[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 588-596.
[15]	龙斌, 刘志华, 肖京. 川藏铁路隧道复杂恶劣工况条件下的TBM适应性设计探讨[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 626-633.

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