软弱围岩隧道悬臂掘进机铣挖法开挖参数优化研究
Research on Optimization of Construction Parameters of Milling Method of Cantilever Tunnel Boring Machine in Soft Rock Tunnel
DOI: 10.12677/hjce.2025.1410265, PDF,   
作者: 康向文, 刘永奎:国家能源集团西藏电力有限公司加查冷达分公司,西藏 山南市;李 正:中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司,北京;张同乐:中国铁路北京局集团有限公司保定工务段,河北 保定
关键词: 软弱围岩隧道悬臂式掘进机参数优化数值仿真Soft Surrounding Rock Tunnel Cantilever Type Roadheader Parameter Optimization Numerical Simulation
摘要: 悬臂式掘进机在隧道施工中应用越来越广泛,尤其在变形、爆破扰动控制严格的隧道工程中优势明显。目前有关悬臂式掘进机破岩机理、截割效率以及地质适应性等方面的研究成果较为丰富,但在悬臂掘进机铣挖隧道的开挖参数优化方面,研究相对较少,相关成果也不成体系。论文以某公路隧道涉铁段为工程背景,开展了铣挖施工参数优化数值仿真分析和现场监测试验研究。根据数值仿真和现场实测结果,建议该公路隧道涉铁段V级围岩铣挖施工过程中上台阶长度采用24 m、下台阶长度采用24 m,开挖进尺控制在2 m以内,台阶高度无量纲比为10 (上台阶):5 (下台阶):4.2 (仰拱)。
Abstract: The cantilever type roadheader is increasingly utilized in tunnel construction, particularly in projects requiring strict control of deformation and blasting disturbances. While extensive research has addressed its rock-breaking mechanisms, cutting efficiency, and geological adaptability, systematic studies on the optimization of excavation parameters remain limited. This study conducts numerical simulations and on-site monitoring to optimize milling construction parameters for the highway tunnel, which intersects with a railway. Findings recommend a milling configuration with an upper step length of 24 m, a lower step length of 24 m, controlled excavation footage of 2 m, and a dimensionless step height ratio of 10:5:4.2 (upper step: lower step: elevation arch).
文章引用:康向文, 刘永奎, 李正, 张同乐. 软弱围岩隧道悬臂掘进机铣挖法开挖参数优化研究[J]. 土木工程, 2025, 14(10): 2460-2469. https://doi.org/10.12677/hjce.2025.1410265

参考文献

[1] 王卿权. 浅析悬臂式掘进机的发展概况与趋势[J]. 矿业装备, 2012(10): 108-109.
[2] 漆泰岳, 李斌. 悬臂式掘进机在复杂断面地铁隧道中的应用研究[J]. 现代隧道技术, 2011, 48(4): 32-38.
[3] 李志军, 刘广志, 周毅, 等. 高原铁路某隧道松散堆积体中悬臂掘进机法的应用[J]. 隧道建设(中英文), 2022, 42(S2): 363-371.
[4] 李昌宁, 雷向峰. 隧道铣挖法施工技术[J]. 隧道建设, 2012, 32(S1): 32-35.
[5] 武发辉, 张国泰. 悬臂掘进机泥岩隧道施工技术经济效益研究[J]. 甘肃科技, 2023, 39(7): 25-28, 32.
[6] 朱廷宇, 王唤龙, 宋智来, 等. 悬臂式掘进机在滇西红层隧道中的应用研究[J]. 隧道建设(中英文), 2021, 41(3): 458-466.
[7] 黄基富, 肖功夷. 悬臂掘进机在交通隧道施工中的实践应用与适应性研究[J]. 现代隧道技术, 2021, 58(2): 51-62, 85.
[8] 白海峰, 张博. 铣挖法隧道开挖步序路径及其对围岩扰动响应分析[J]. 大连交通大学学报, 2018, 39(5): 62-66.
[9] 张同乐, 李文江. LD公路隧道开挖施工方案优化对比研究[J]. 石家庄铁道大学学报(自然科学版), 2024, 37(1): 52-59, 67.