專利名稱：一種隧道掘進機隧道施工風險地圖的構建方法
技術領域：
本發(fā)明屬于隧道施工技術領域，特別涉及一種隧道掘進機隧道施工風險地圖的構建方法。
背景技術：
隨著我國交通、國防、電力、水利、采礦等事業(yè)的發(fā)展，南水北調(diào)、西電東送、西氣東輸、青藏鐵路及核電等重大工程的規(guī)劃、設計和施工，我國迎來了隧道建設的新高潮時期。而在長大隧道工程中，隧道掘進機(TBM, Tunnel Boring Machine)已在全球范圍內(nèi)得到越來越多的應用，目前世界上每年開挖的隧道約50%是由TBM來完成的，并有逐漸增大的趨勢。TBM是一個先進、龐大而復雜的系統(tǒng)，受制于諸多外界因素，這就決定了隧道TBM施工過程是一個復雜的系統(tǒng)工程，其影響因素數(shù)量眾多、種類各異且各自的影響程度不同，特別是在面對復雜地質(zhì)條件等不利因素時，TBM將面臨嚴峻的考驗，如果不能準確地預估其所面臨的眾多風險，及時、有效地采取應對措施，將導致TBM卡機停機、進度滯后、結(jié)構失事等，并由此產(chǎn)生嚴重的經(jīng)濟損失， 其快速、高效的優(yōu)勢就難以體現(xiàn)。目前，TBM幾乎應用于所有地層的隧道施工中，針對TBM施工對于地層、環(huán)境等的適用性研究亦取得了豐碩成果，但上述成果各有側(cè)重，未能全面反映TBM施工的復雜性；且大多數(shù)研究停留在理論階段，不能有效指導工程實踐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是為了提供一種充分考慮地質(zhì)環(huán)境、水文環(huán)境、周邊環(huán)境和工程特征等主要影響的TBM施工風險地圖，進一步加強工程施工和咨詢企業(yè)風險管理能力及水平。本發(fā)明的技術方案是，一種隧道掘進機隧道施工風險地圖的構建方法，通過資料收集分析風險影響因素，結(jié)合復合式TBM風險案例分析，按照影響因素對復合式TBM工程進行分類研究，研究不同因素綜合作用下復合式TBM工程風險等級，復合式TBM風險案例分析結(jié)合工程經(jīng)驗分析復合式TBM工程風險事件類型及因素，結(jié)合復合式TBM工程風險等級和風險等級修正機制形成復合式TBM工程風險評價標準。本發(fā)明采取有效、合理的方法對影響TBM施工風險的因素進行分析和識別，建立了基于充分考慮地質(zhì)環(huán)境、水文環(huán)境、周邊環(huán)境和工程特征等主要影響的TBM風險地圖，利于有效規(guī)避與應對TBM施工風險，具有十分重要的作用。


圖1本發(fā)明涉及的TBM施工中主要工程風險類型所占比例示意2TBM施工中圍巖大變形故障樹圖3TBM施工中塌方故障樹
圖4TBM施工中巖爆故障樹圖5TBM施工中管片破損故障樹圖6TBM施工中有毒有害氣體泄露故障樹圖7TBM施工中突涌水故障樹圖8TBM施工中隧道軸線偏差故障樹圖9本發(fā)明的風險地圖的構建方法流程圖
具體實施例方式由于復合式TBM隧道施工是個復雜的系統(tǒng)，進行分析識別前必須對工程整體及組成有足夠的認識，并能夠清晰、明確的建立風險結(jié)構。首先，根據(jù)調(diào)研及其他相關資料，確定復合式TBM隧道施工風險的頂事件:圍巖大變形、巖爆、塌方、突涌水(氣)、管片破損、軸線偏差、有毒有害氣體泄露。如圖1所示，其中:1代表圍巖大變形、2代表塌方、3代表巖爆、4代表管片滲水、5代表管片破損、6代表突涌水(氣)、7代表隧道軸線偏差。
其次，根據(jù)調(diào)研揭示的規(guī)律一隧道施工風險因素主要體現(xiàn)在工程地質(zhì)水文地質(zhì)、周邊環(huán)境和工程本體特征，建立上述三方面因素與各風險事件的路徑關系。(I) TBM施工條件下的隧道圍巖分級地質(zhì)因素對TBM工作條件的影響主要表現(xiàn)為兩大方面:首先，確定隧道圍巖的總體地質(zhì)環(huán)境是否適于采用TBM進行施工；其次，決定圍巖穩(wěn)定性及堅硬程度的主要地質(zhì)參數(shù)對TBM工作效率的影響。因此第一方面主要沿用圍巖穩(wěn)定性分級，對于第二方面主要從巖石單軸抗壓強度、巖石的硬度和耐磨性、巖體結(jié)構面發(fā)育程度(完整程度)進行研究。a)巖石單軸抗壓強度(Re)Re越低，TBM掘進越快；Rc越高，TBM掘進速度越慢。但是，Re太低，TBM掘進后圍巖自穩(wěn)時間極短，甚至不能自穩(wěn)。只有Re值在一定范圍內(nèi)(30 200MPa)，TBM的掘進既能保持一定的速度，有能使隧道圍巖在一定時間內(nèi)保持自穩(wěn)。如表I所不。表I巖石單軸抗壓強度與巖石堅硬程度的對應關系
權利要求
1.一種隧道掘進機隧道施工風險地圖的構建方法，其特征在于，通過資料收集分析風險影響因素，結(jié)合復合式TBM風險案例分析，按照影響因素對復合式TBM工程進行分類研究，研究不同因素綜合作用下復合式TBM工程風險等級，復合式TBM風險案例分析結(jié)合工程經(jīng)驗分析復合式TBM工程風險事件類型及因素，結(jié)合復合式TBM工程風險等級和風險等級修正機制形成 復合式TBM工程風險評價標準。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種隧道掘進機隧道施工風險地圖的構建方法，通過資料收集分析風險影響因素，結(jié)合復合式TBM風險案例分析，按照影響因素對復合式TBM工程進行分類研究，研究不同因素綜合作用下復合式TBM工程風險等級，復合式TBM風險案例分析結(jié)合工程經(jīng)驗分析復合式TBM工程風險事件類型及因素，結(jié)合復合式TBM工程風險等級和風險等級修正機制形成復合式TBM工程風險評價標準。本發(fā)明采取有效、合理的方法對影響TBM施工風險的因素進行分析和識別，建立了基于充分考慮地質(zhì)環(huán)境、水文環(huán)境、周邊環(huán)境和工程特征等主要影響的TBM風險地圖，有效規(guī)避與應對TBM施工風險。
文檔編號E21D9/00GK103225510SQ20131009642
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月22日 優(yōu)先權日2013年3月22日
發(fā)明者高文杰, 薛宏平 申請人:上海建科工程咨詢有限公司