多模隧道掘进机设计与施工关键技术发展研究

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2025.S2.005

隧道建设（中英文） ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (S2): 63-75.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2025.S2.005

多模隧道掘进机设计与施工关键技术发展研究

李帅远^{1, 2, 3}, 卢高明^{1, 2}, 周建军^{1, 3}, 杨延栋^{1, 2}, 刘元广⁴

(1. 中铁隧道局集团有限公司, 广东广州 511458； 2. 盾构及掘进技术国家重点实验室, 河南郑州 450001； 3. 隧道掘进机及智能运维全国重点实验室, 河南郑州 450001； 4. 中国水利水电第十一工程局有限公司, 河南郑州 450001)

出版日期:2025-12-20 发布日期:2025-12-20
作者简介:李帅远(1993—)，男，河南许昌人，2020年毕业于郑州大学，机械工程专业，硕士，工程师，现从事盾构及掘进技术工作。E-mail： 1205086439@qq.com。

New Progress in Design and Construction Technology of Multimode Tunnel Boring Machines in China

LI Shuaiyuan^{1, 2, 3}, LU Gaoming^{1, 2}, ZHOU Jianjun^{1, 3}, YANG Yandong^{1, 2}, LIU Yuanguang⁴

(1. China Railway Tunnel Group Co., Ltd., Guangzhou 511458, Guangdong, China; 2. State Key Laboratory of Shield Machine and Boring Technology, Zhengzhou 450001, Henan, China; 3. State Key Laboratory of Tunnel Boring Machine and Intelligent Operations, Zhengzhou 450001, Henan, China; 4. Yellow River Co., Ltd., Zhengzhou 450001, Henan, China)

Online:2025-12-20 Published:2025-12-20

摘要/Abstract

摘要： 随着地下工程向大深埋、长距离与复杂地质方向发展，传统单一模式掘进机的适应性局限日益凸显，多模隧道掘进机成为应对复杂地质的必然选择。文章对多模隧道掘进机的设计与施工关键技术进行系统性研究。总结多模掘进机在地铁、市政公路、城市铁路等领域的应用现状，重点阐述多模掘进机基于地质-装备匹配的适应性选型、面向复杂地层的装备性能提升针对性设计、高效可靠的快速换模、特殊地层安全高效施工等关键技术的新进展，集中展示了多模掘进机在原始创新、集成创新、协同创新方面的丰富积累。当前多模掘进机在模式切换的智能化程度、换模效率及系统长期可靠性方面仍面临技术瓶颈，为突破上述瓶颈，未来多模掘进机的发展将聚焦于功能全域化、地质透明化与装备智能化3大方向，进而提出应构建贯穿“地质感知—智能决策—精准控制—反馈优化”全链条的“设计-制造-施工”一体化智能体系，以此推动掘进机行业实现技术升级与转型。

关键词: 双模隧道掘进机, 三模隧道掘进机, 复合地层, 模式转换, 特殊地层掘进技术

Abstract: As underground engineering progresses toward greater depths, longer distances, and more complex geological conditions, the adaptability limitations of traditional singlemode tunnel boring machines have become increasingly apparent. Multimode tunnel boring machines have emerged as an inevitable solution for navigating complex geology. In this study, the primary design and construction technologies of multimode tunnel boring machines are systematically investigated. The current applications of multimode tunnel boring machines in metro systems, municipal highways, urban railways, and other fields are summarized, focusing on recent advancements in critical technologies such as geology-equipment matching for adaptive selection, performance enhancement through targeted design for complex strata, efficient and reliable rapid mode-switching technology, and safe, high-efficiency construction techniques for special geological formations. Further, the extensive innovations in original, integrated, and collaborative development of multimode tunnel boring machines are highlighted. Current multimode tunnel boring machines still face technical bottlenecks in terms of intelligent mode-switching capabilities, switching efficiency, and long-term system reliability. To address these challenges, future development should prioritize three major directions: functional full-range capability, geological transparency, and equipment intelligence. Consequently, an integrated intelligent system spanning the entire "geological sensing-intelligent decision-making-precise control-feedback optimization" chain should be established, encompassing "design-manufacturing-construction" to drive technological upgrading and transformation in the tunnel boring machine industry.

Key words: dual-mode tunnel boring machine, three-mode tunnel boring machine, composite strata, tunneling mode conversion, special geological excavation technology

李帅远, 卢高明, 周建军, 杨延栋, 刘元广. 多模隧道掘进机设计与施工关键技术发展研究[J]. 隧道建设, 2025, 45(S2): 63-75.

LI Shuaiyuan, LU Gaoming, ZHOU Jianjun, YANG Yandong, LIU Yuanguang. New Progress in Design and Construction Technology of Multimode Tunnel Boring Machines in China[J]. Tunnel Construction, 2025, 45(S2): 63-75.

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多模隧道掘进机设计与施工关键技术发展研究

New Progress in Design and Construction Technology of Multimode Tunnel Boring Machines in China

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