大型下沉式盾构模拟试验平台液压加载系统的研制

以大型下沉式盾构机综合模拟试验为背景,对其组合式液压加载系统进行设计、计算、研制？采用研制出的组合式液压加载系统,能够以各种不同的加载方式,对不同土体,进行不同埋深下的加载试验,模拟施工中盾构机可能遇到的各种工况,可在盾构研发、功能测试及施工试验中推广应用。     

“盾构变频驱动系统的研制”获中国施工企业管理协会科学技术奖技术创新成果一等奖

近日,中国施工企业管理协会科学技术奖揭晓,中铁装备制造有限公司的项目"盾构变频驱动系统的研制"获得2011年度科学技术奖技术创新成果一等奖。"盾构变频驱动系统的研制"项目旨在掌握盾构变频驱动系统的设计技术,通过小型变频驱动控制系统模拟试验平台的试验,研究大功率的变频驱动控制技术,为今后进行变频驱动盾构的样机试制打下基础,在中国中铁的盾构上得以应用。     

高水压泥水平衡盾构掘进模型试验平台的研制与应用

为了实现可在2.0 MPa高水压环境下开展盾构试验研究的基础试验条件,结合拟建的琼州海峡隧道工程背景,充分调研了国内外盾构模型机研究成果,并根据试验研究的需求,研发了高水压多功能泥水平衡盾构模型试验平台。试验平台研制过程中攻克了在缩尺盾构模型机中实现泥水循环功能的问题,解决了高水压(2.0 MPa)下盾构机以及土箱整体强度和密封问题,实现了盾构姿态改变、变覆土高度等功能。按照一定的试验先期准备步序,在不同水压条件下,对泥水平衡盾构开挖过程中盾构姿态动态变化规律进行了模型试验研究。试验平台包括模型土箱、盾构模型机、液压泵站、电控柜、控制台、泥水循环系统等部分,可在200 m水头的高水压条件下进行泥水盾构施工的模型试验。研究结果表明:自主研发的泥水平衡掘进模型试验平台可在高水压条件下正常进行工作,并可进行与泥水盾构施工相关的模型试验;盾构姿态角改变量与盾构掘进距离的线性拟合结果表明,二者的拟合精度较高;随着试验水压的升高,在水平方向以及竖直方向上盾构姿态调整的难度逐渐增大;通过有土环境与无土环境的对比可知,高水压与地层反力的双重约束对盾构姿态控制提出了更高的要求。     

基于同块同压原则的盾构推拼同步技术模型试验研究

为解决长距离隧道单台盾构掘进施工工期过长问题，以上海市域铁路机场联络线3标盾构区间为示范应用工程，在不改变盾构驾驶人员操作习惯的前提下，研发一种对盾构推进油缸压力进行闭环主动控制的推拼同步施工技术，以维持推进系统稳定的总顶推力矢量。同时，给出基于同块同压原则缺失顶力的再分配计算方法，并通过构建相似比为1/2的大型试验平台对成套技术进行试验验证。试验结果表明： 原型盾构推进系统总顶推力误差控制为±4%； 盾构姿态水平和垂直偏差控制为±12 mm； 盾构推进速度控制为设定速度的（-6，+6） mm/min； 管片结构抗压安全系数达2.13。     

盾构同步注浆试验平台试验装置的设计

根据国内外现有的同步注浆试验平台试验装置,结合自身需要对土箱、推进装置和同步注浆装置等试验装置进行设计。从盾构内部同步注浆系统和盾构外部客观施工条件2方面入手,运用土力学、液压系统设计和盾构平台设计的相关经验数据,归纳出同步注浆平台中土箱、推进装置和同步注浆装置设计的一般方法,为搭建一套同步注浆平台提供了理论依据。     

不同双线盾构隧道施工工况对既有管线影响的数值模拟研究

运用大型有限元分析软件ABAQUS对双线盾构隧道下穿管线的施工过程进行了数值模拟,分析了四种不同施工工况对既有管线的影响,得到了双线盾构隧道下穿管线时比较理想的施工工况以及一些对实际工程有益的结论。     

大型泥水盾构近距离穿越运营地铁关键技术研究

该文以上海世博重点工程西藏南路隧道为背景,采用3DFEM数值模拟、现场试验、实时监测等综合研究方法,对大型泥水盾构近距离下穿运营地铁施工过程合理施工参数选择与控制、扰动位移特点及其控制的关键技术与理论进行系统研究。结果显示：土体损失率存在位移控制最佳点,合理选择与调整注浆参数及施工参数可望实现良好的扰动位移控制效果。研究结果直接应用于指导西藏南路隧道施工,确保了工程安全、高效。     

浅析盾构隧道无轨行走全断面维修平台施工技术

在大型工程项目的建设过程中,盾构隧道施工设备至关重要,设备技术的性能如何直接对盾构隧道施工质量和施工安全产生直接影响。本文围绕一种盾构隧道无轨行走断面维修平台架技术进行了探讨,论述了盾构隧道无轨行走断面维修平台的技术方案和实施方式,供相关人士参考。     

固结黏土地层盾构直接破除排水板关键技术研究

宁波地铁5号线1期下穿高速公路路基时存在68°斜交长40 m的含塑料排水板的固结黏土地层,为研究盾构直接通过可行性、刀具选型、施工参数优化等问题,利用TBM掘进模态综合试验平台,进行了不同类型刀具、不同掘进参数的固结黏土地层排水板破除试验。研究表明： 对于含排水板的固结黏土地层,在合理选择刀具、盾构参数并优化掘进参数情况下,盾构法施工直接破除基本可行,试验为宁波地铁工程建设提供了依据,也可为类似工程设计及施工提供参考。     

可模拟盾构切削混凝土地下连续墙的试验技术

盾构切削超深地连墙进出洞时盾构刀盘的布置型式以及可切削混凝土的配比设计是上海市苏州河深层排水调蓄管道系统工程试验段的主要难题之一。基于可模拟盾构切削混凝土地连墙的试验要求,制定相应的试验模拟技术以及试验过程参数监测方案,并结合初步试验成果,提出了技术优化方案。研究成果可为同类超深地连墙盾构穿越工程提供借鉴。     

基于虚拟仪器的盾构机振动检测系统

以虚拟仪器为软件开发平台,引入振动检测技术,设计开发了一套基于虚拟仪器的振动检测系统,并应用于南京长江隧道盾构机的检测诊断,多次为现场检修提供依据。实践证明：该系统具有良好的检测诊断能力,弥补了盾构机自身监测系统的不足。     

矩形盾构机模拟掘进试验研究

介绍了矩形盾构机的特点和技术参数,分析了其施工优势,对矩形盾构机模拟掘进试验进行了设计,完成了矩形盾构机掘进模拟土层试验和切削不同硬度混凝土试验,通过采集掘进参数、监测周围土层情况,分析了矩形盾构掘进对周围土层的影响。试验结果表明,矩形盾构机能在不同的地层条件下掘进,但切削混凝土能力有限。     

小曲率半径盾构隧道施工中辅助油缸千斤顶推力计算模型研究

在小曲率半径隧道盾构掘进施工时,千斤顶推力的作用会导致管片发生偏移和错台,从而引发安全事故的产生。为有效解决小曲率半径盾构隧道施工过程中由于千斤顶推力而对管片造成的不利影响,通过分析双模盾构机的掘进模式,建立了盾构隧道在掘进开挖过程中的辅推油缸千斤顶推力的计算模型,并将其应用于工程实践,对千斤顶推力进行计算分析,提出了减少或避免千斤顶推力对管片造成的不利影响的相关措施。研究结果表明：（1）双模盾构施工过程中,不同施工区间的辅推油缸千斤顶推力的取值有所不同,应根据工程实际情况确定该推力值。（2）单模盾构施工过程中,辅推油缸千斤顶推力随着贯入度的增大而增大,且增大速率呈逐渐减小的趋势。（3）提出依次从施工纠偏、管片拼装控制、掘进参数合理选取、盾构机姿态控制、盾构机推力控制、隧道纵向刚度的设置和管片质量等来控制和减小千斤顶推力对管片造成的不利影响,保证盾构施工的安全性,为类似工程的建设提供理论指导和参考。     

盾构刀盘设计系统开发

为快速准确地完成不同类型和尺寸盾构刀盘的设计,根据刀盘自身机械数据结构和施工过程的数据关系,结合刀具破岩机制实验数据和刀盘三维参数化机械模型和结构分析模型,利用VB完成刀盘参数化建模系统的开发,方便了刀盘设计人员准确且快速地完成各种不同地层、不同规格盾构刀盘的设计及分析。     

基于大数据的盾构掘进与地质关联关系分析方法

为解决盾构掘进参数设定主要依赖盾构司机的经验,且掘进过程中影响因素较多,很难做到掘进参数与地质参数有效关联的问题,依托盾构TBM大数据平台的海量数据,通过施工经验对关联掘进与地质的参数进行选取和分类,并确定关联参数的范围。通过参数范围界定、数据连续性分析和数据频次统计等方式进行数据的初步清洗;通过提取变量的数字特征建立分布统计算法模型库的方式,对数据库中的数据实时处理,去除异常数据并确定经验区间的频数分布;通过对各关联参数的组合检索,进行关联参数的可视化分析,得到不同盾构在各类地质中主要掘进参数（如刀盘转速、刀盘转矩、掘进速度、油缸推力等）的经验区间和关联关系。将该关联分析方法部署在盾构TBM大数据平台,经过长时间的应用和现场反馈,验证了该方法的适用性和有效性,对盾构施工及盾构选型具有积极的指导作用。     

盾构机电气系统总体设计分析

针对盾构机电气系统故障隐患较多的情况,对其总体设计的合理性和可靠性进行了详细分析,提出了盾构机电气系统设计的相关改进措施,给出了比较合理的电气系统图,提高了盾构机电气系统的可靠性和工作效率,为盾构机的设计及使用提供了参考依据。     

土压平衡式盾构机刀盘扭矩的计算及试验研究

综合考虑了土压平衡式盾构机的直径、刀盘开口率、刀盘与土体的摩擦系数、盾构机的埋深、盾构机施工地层的土性、盾构机和地层之间的相互关系、盾构机推进速度以及螺旋输送机转速等参数的影响因素,推导出刀盘扭矩的理论模型。在盾构机模拟试验平台上进行试验,分析了两种典型开口率的刀盘在3种典型土层中扭矩的变化及土仓压力对刀盘扭矩的影响。分析结果表明,刀盘扭矩的理论模型与试验结果相符,并能满足盾构机实际施工的要求。     

砂性地层盾构长距离下穿人工湖施工技术研究

随着城市地铁的不断发展,盾构法施工环境愈来愈复杂、风险控制要求也愈来愈严格以郑州市轨道交通4号线工程盾构法隧道施工为背景,某区间盾构机下穿人工湖--龙湖为工程施工实例:对盾构机在砂性地层中长距离下穿龙湖风险进行分析,对盾构机下穿龙湖施工技术进行研究与优化,提出一套关于盾构机下穿人丁湖的施工技术措施,确保盾构机安全顺利下穿龙湖,取得了良好的施工效果,以期为今后类似工程积累经验、提供技术参考.