一、技术简介

该项目成果通过总结多个成熟、技术先进的工程实践经验，提出一整套针对不良地质条件小直径TBM从设备设计制造到不良地质脱困的一整套技术方案和成果，达到设备配置优化、提高施工工效的目标，规范现场施工、降低施工安全风险，为国内大型设备深度定制设计指引方向，为行业高质量发展提供技术科研成果支撑。1.创新采用大轴径比设计和辅助脱困动力系统，研制了大扭矩小直径双护盾TBM装备，发明了具备超前加固条件的TBM护盾结构，显著降低了TBM卡机风险。2.建立了基于掘进比能的TBM施工围岩可掘性评估与基于深度学习的TBM操作参数多目标优化方法，开发了TBM破岩比能计算分析软件，为不良地质条件下TBM掘进风险预控提供了支撑。3.研制了突涌水封闭混凝土TBM撑靴辅助顶压模板结构，解决了狭窄空间渗漏处理难题；研制了不良地质段六边形衬砌管片安装与纠偏专用工装，保证了安装质量。

二、主要技术指标

国内首次应用TBM采用大轴径比设计并配置液压马达辅助脱困系统，实现不良地质条件下多次自主脱困；快速实现对TBM的刀盘前方岩石体进行超前注浆加固，由7天处理1个循环提升到到1天处理1个循环，超前注浆加固效率提高6～7倍；设计并开发了“基于机器学习的TBM破岩比能计算分析软件V1.0”，实现破岩比能的快速准确计算，提高破岩比能计算效率和准确性42%；双护盾TBM在围岩收敛变形及破碎带卡机中的脱困处理方法，相比以往处理方法，将36天卡机处理时间提升到12-18天，脱困效率提高2～3倍；双护盾TBM衬砌六边形管片安装用防倾装置与不良地质洞段管片加固结构，缝宽及错台合格率。

三、社会经济效益、应用情况及适用范围

(1)社会经济效益：该项目依托甘肃天水市曲溪城乡供水工程、海南白沙县西部供水工程（一期）、湖北竹溪县南北水系联通（鄂坪调水）工程等，围绕小直径TBM脱困设备针对性设计配置方案、小直径TBM脱困掘进参数评估优化办法、小直径TBM脱困及不良地质施工方法等方面进行了系统性研究，形成了不良地质条件小直径TBM关键技术，保证了施工安全与质量，累计产生经济效益约8000万元。

（2）应用情况：该项目先后推广应用于甘肃天水市曲溪城乡供水工程、海南白沙县西部供水工程（一期）、湖北竹溪县南北水系联通（鄂坪调水）工程、非洲莱索托高地供水工程等国内、国际、水利、水电工程，技术成熟度已获得市场验证，施工过程中未发生质量和安全事故，隧洞开挖分部工程质量等级优良，达到了各项目设计预期效果，投入使用最早时间2021年1月，累计产生经济效益约8000万元。

（3）适用范围：该技术提出一整套针对不良地质条件小直径TBM从设备设计制造到不良地质脱困的技术方案和成果，达到设备配置优化、提高施工工效的目标，规范现场施工、降低施工安全风险，为国内大型设备深度定制设计指引方向，为行业高质量发展提供基础性技术科研成果支撑，适宜推广应用于4～5m直径TBM。

四、技术图片

图1  TBM步进

图2  TBM后配套台车组装

图3  管片堆放场

图4  盾体预留超前处理孔

五、其他

技术持有单位：中国水利水电第三工程局有限公司

技术联系人：田艳，科技处处长，13991268976，029-86178686-8511，274436832@qq.com