专利名称：一种隧道掘进机隧道施工风险地图的构建方法
技术领域：
本发明属于隧道施工技术领域，特别涉及一种隧道掘进机隧道施工风险地图的构建方法。
背景技术：
随着我国交通、国防、电力、水利、采矿等事业的发展，南水北调、西电东送、西气东输、青藏铁路及核电等重大工程的规划、设计和施工，我国迎来了隧道建设的新高潮时期。而在长大隧道工程中，隧道掘进机(TBM, Tunnel Boring Machine)已在全球范围内得到越来越多的应用，目前世界上每年开挖的隧道约50%是由TBM来完成的，并有逐渐增大的趋势。TBM是一个先进、庞大而复杂的系统，受制于诸多外界因素，这就决定了隧道TBM施工过程是一个复杂的系统工程，其影响因素数量众多、种类各异且各自的影响程度不同，特别是在面对复杂地质条件等不利因素时，TBM将面临严峻的考验，如果不能准确地预估其所面临的众多风险，及时、有效地采取应对措施，将导致TBM卡机停机、进度滞后、结构失事等，并由此产生严重的经济损失， 其快速、高效的优势就难以体现。目前，TBM几乎应用于所有地层的隧道施工中，针对TBM施工对于地层、环境等的适用性研究亦取得了丰硕成果，但上述成果各有侧重，未能全面反映TBM施工的复杂性；且大多数研究停留在理论阶段，不能有效指导工程实践。
发明内容
本发明的目的，就是为了提供一种充分考虑地质环境、水文环境、周边环境和工程特征等主要影响的TBM施工风险地图，进一步加强工程施工和咨询企业风险管理能力及水平。本发明的技术方案是，一种隧道掘进机隧道施工风险地图的构建方法，通过资料收集分析风险影响因素，结合复合式TBM风险案例分析，按照影响因素对复合式TBM工程进行分类研究，研究不同因素综合作用下复合式TBM工程风险等级，复合式TBM风险案例分析结合工程经验分析复合式TBM工程风险事件类型及因素，结合复合式TBM工程风险等级和风险等级修正机制形成复合式TBM工程风险评价标准。本发明采取有效、合理的方法对影响TBM施工风险的因素进行分析和识别，建立了基于充分考虑地质环境、水文环境、周边环境和工程特征等主要影响的TBM风险地图，利于有效规避与应对TBM施工风险，具有十分重要的作用。
图1本发明涉及的TBM施工中主要工程风险类型所占比例示意2TBM施工中围岩大变形故障树图3TBM施工中塌方故障树
图4TBM施工中岩爆故障树图5TBM施工中管片破损故障树图6TBM施工中有毒有害气体泄露故障树图7TBM施工中突涌水故障树图8TBM施工中隧道轴线偏差故障树图9本发明的风险地图的构建方法流程图
具体实施例方式由于复合式TBM隧道施工是个复杂的系统，进行分析识别前必须对工程整体及组成有足够的认识，并能够清晰、明确的建立风险结构。首先，根据调研及其他相关资料，确定复合式TBM隧道施工风险的顶事件:围岩大变形、岩爆、塌方、突涌水(气)、管片破损、轴线偏差、有毒有害气体泄露。如图1所示，其中:1代表围岩大变形、2代表塌方、3代表岩爆、4代表管片渗水、5代表管片破损、6代表突涌水(气)、7代表隧道轴线偏差。
其次，根据调研揭示的规律一隧道施工风险因素主要体现在工程地质水文地质、周边环境和工程本体特征，建立上述三方面因素与各风险事件的路径关系。(I) TBM施工条件下的隧道围岩分级地质因素对TBM工作条件的影响主要表现为两大方面:首先，确定隧道围岩的总体地质环境是否适于采用TBM进行施工；其次，决定围岩稳定性及坚硬程度的主要地质参数对TBM工作效率的影响。因此第一方面主要沿用围岩稳定性分级，对于第二方面主要从岩石单轴抗压强度、岩石的硬度和耐磨性、岩体结构面发育程度(完整程度)进行研究。a)岩石单轴抗压强度(Re)Re越低，TBM掘进越快；Rc越高，TBM掘进速度越慢。但是，Re太低，TBM掘进后围岩自稳时间极短，甚至不能自稳。只有Re值在一定范围内(30 200MPa)，TBM的掘进既能保持一定的速度，有能使隧道围岩在一定时间内保持自稳。如表I所不。表I岩石单轴抗压强度与岩石坚硬程度的对应关系
权利要求
1.一种隧道掘进机隧道施工风险地图的构建方法，其特征在于，通过资料收集分析风险影响因素，结合复合式TBM风险案例分析，按照影响因素对复合式TBM工程进行分类研究，研究不同因素综合作用下复合式TBM工程风险等级，复合式TBM风险案例分析结合工程经验分析复合式TBM工程风险事件类型及因素，结合复合式TBM工程风险等级和风险等级修正机制形成 复合式TBM工程风险评价标准。
全文摘要
本发明公开了一种隧道掘进机隧道施工风险地图的构建方法，通过资料收集分析风险影响因素，结合复合式TBM风险案例分析，按照影响因素对复合式TBM工程进行分类研究，研究不同因素综合作用下复合式TBM工程风险等级，复合式TBM风险案例分析结合工程经验分析复合式TBM工程风险事件类型及因素，结合复合式TBM工程风险等级和风险等级修正机制形成复合式TBM工程风险评价标准。本发明采取有效、合理的方法对影响TBM施工风险的因素进行分析和识别，建立了基于充分考虑地质环境、水文环境、周边环境和工程特征等主要影响的TBM风险地图，有效规避与应对TBM施工风险。
文档编号E21D9/00GK103225510SQ20131009642
公开日2013年7月31日 申请日期2013年3月22日 优先权日2013年3月22日
发明者高文杰, 薛宏平 申请人:上海建科工程咨询有限公司