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、采礦等事業的發展，南水北調、西電東送、西氣東輸、青藏鐵路及核電等重大工程的規劃、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，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工程，其影響因素數量眾多、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、結構失事等，并由此產生嚴重的經濟損失， 其快速、高效的優勢就難以體現。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、環境等的適用性研究亦取得了豐碩成果，但上述成果各有側重，未能全面反映TBM施工的復雜性；且大多數研究停留在理論階段，不能有效指導工程實踐。
發明內容
本發明的目的，就是為了提供一種充分考慮地質環境、水文環境、周邊環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風險管理能力及水平。本發明的技術方案是，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風險案例分析結合工程經驗分析復合式TBM工程風險事件類型及因素，結合復合式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環境、水文環境、周邊環境和工程特征等主要影響的TBM風險地圖，利于有效規避與應對TBM施工風險，具有十分重要的作用。
圖1本發明涉及的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，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、明確的建立風險結構。首先，根據調研及其他相關資料，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，根據調研揭示的規律一隧道施工風險因素主要體現在工程地質水文地質、周邊環境和工程本體特征，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因素對TBM工作條件的影響主要表現為兩大方面:首先，確定隧道圍巖的總體地質環境是否適于采用TBM進行施工；其次，決定圍巖穩定性及堅硬程度的主要地質參數對TBM工作效率的影響。因此第一方面主要沿用圍巖穩定性分級，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、巖體結構面發育程度(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掘進后圍巖自穩時間極短，甚至不能自穩。只有Re值在一定范圍內(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保持自穩。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風險案例分析結合工程經驗分析復合式TBM工程風險事件類型及因素，結合復合式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風險案例分析結合工程經驗分析復合式TBM工程風險事件類型及因素，結合復合式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環境、水文環境、周邊環境和工程特征等主要影響的TBM風險地圖，有效規避與應對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 優先權日2013年3月22日
發明者高文杰, 薛宏平 申請人:上海建科工程咨詢有限公司