上软下硬地层盾构施工技术研究

依托深圳地铁2号线东延线土建2222标侨香站—香蜜站盾构区间,分析了在上软下硬地层中盾构法施工存在进度缓慢、刀具磨损严重、喷涌等难点和风险。为提高上软下硬地层盾构施工的掘进效率,文章给出了具体的盾构掘进参数;针对上软下硬地层盾构施工易发生结泥饼和喷涌等问题,从其发生机理出发,研究了相应碴土改良技术;针对上软下硬地层周边环境复杂、开舱作业风险高的问题,研究了带压开舱换刀技术。     

砂卵石地层中大断面泥水盾构泥膜形态研究

文章以南京地铁十号线越长江隧道为研究对象,采用离散元数值模拟与室内模型试验相结合的方法研究了砂卵石地层条件下,大断面泥水盾构隧道施工过程中泥膜生成—破坏—再生成的动态过程以及泥浆渗透范围,探讨了不同泥水压力条件下盾构施工对周围环境的影响。研究表明,采用的离散元方法能较好地重现泥水盾构施工过程中泥膜的动态变化过程;在泥水盾构施工中,泥水压力的选取对控制地层变形与掌子面稳定性具有十分重要的作用;针对砂卵石地层条件采用试验配置的泥浆,在泥水盾构开挖过程中可以形成渗透性泥膜,试验中泥膜最后形成的外曲线为椭圆的纯圆锥体,锥体最大旋转半径约为0.3D,泥膜最大渗透距离在盾构前方0.4~0.5D处,泥膜范围随着盾构掘进而向前推进。     

砂卵石复合地层盾构隧道施工预加固技术

在复合地层中进行盾构隧道掘进时常常会面临掘进参数恶化、掘进速度下降等问题。基于此,文章针对成都地铁1号线三期工程盾构隧道穿越砂卵石复合地层施工实例,采用地面注双液浆及管棚预加固技术对地层进行预加固处理。结果表明:地层经过预加固处理后,盾构掘进过程中刀盘扭矩和推力下降显著,掘进速度明显提高,两种预加固方式都能很好地改善盾构在复合地层中的掘进情况。     

土压平衡盾构施工中红粘土土体改良试验研究

红粘土是一种特殊土,具有高液塑限、高粘聚力、富含粘土矿物以及复杂的微观结构等特点。土压平衡盾构在穿越红粘土地层过程中,常遇到刀盘结泥饼、土舱闭塞、排土不畅等问题。为此,文章以武汉市雄楚大道新建高压电力通道工程土压平衡盾构掘进穿越红粘土地层为背景,研制了一种由阴离子表面活性剂A、非离子表面活性剂B和抗粘添加剂C复配而成的新型改良添加剂,通过性能试验、搅拌试验、坍落度试验、稠度试验、液塑限联合测定试验评价了土体改良的效果,得到了含水率为40%及改良剂注入率为30%的理想土体改良指标。通过对比试验表明,研制的新型改良剂对红粘土土体的改良效果较好,所得结果可为红粘土地层盾构施工中的土体改良提供参考。最后文章分析了添加剂改良红粘土的机理,得出红粘土遇水易膨胀、易泥化、强粘滞性是盾构施工过程中"结泥饼"的根本原因。     

盾构隧道工程中砂卵石地层勘察技术分析

对富水卵石地层的勘察与评价直接影响砂卵石地层中盾构隧道施工的成败。常规的勘察和评价技术方法很难满足富水砂卵石地层盾构隧道施工的技术要求。为了解决富水砂卵石地层盾构隧道施工中遇到的因超挖引起地面沉降、隧道冒顶坍塌、大粒径和高强度漂卵石颗粒的卡塞和剧烈磨损盾构刀盘等问题,文章以兰州市轨道交通盾构隧道富水卵石层勘察评价为例,分析了该地层卵石粒径组成、漂石含量、卵石颗粒饱和单轴抗压强度和卵石颗粒石英含量等参数对盾构选型、施工及设计的影响,归纳了盾构隧道工程所需砂卵石地层参数的勘察技术和方法,提出了盾构隧道施工中漂石颗粒建议分组。对于穿越砂卵石地层的盾构隧道,在勘察过程中,应在盾构隧道沿线进行砂卵石层原位全颗粒分析试验,并针对不同深度内的卵石和漂石含量、尺寸、出现概率进行统计分析。     

富水砂卵石地层土压平衡盾构隧道碴土改良试验研究

文章以成都地铁3号线盾构隧道工程为背景,进行针对性的富水砂卵石地层碴土改良试验。通过室内试验研究,得出改良剂的合理浓度配比以及在不同含水率条件下泡沫改良的优化掺入比范围。在现场试验中,使用盾构主要参数作为间接评价碴土改良效果的指标,分析了在保证土体改良剂质量的前提下,采用泡沫剂+水在稍密卵石和中密卵石为主的富水砂卵石地层中进行碴土改良的可行性。运用三维有限元数值模拟进一步验证了其室内和现场碴土改良试验结果,得出的盾构隧道碴土改良剂优化配比值以及主要掘进参数值,可为类似在建和拟建工程提供参考。     

砂卵石层盾构施工地层损失原因分析与施工对策

目前成都地区盾构施工穿越砂卵石地层诱发的滞后地表塌陷问题成为关注焦点,而导致地表滞后塌陷现象的根本原因是地层损失和土拱效应,因此研究导致盾构施工地层损失的原因意义重大。文章结合成都地铁1、2号线砂卵石地层盾构施工实际情况,总结出了在砂卵石地层中盾构施工引起地层损失的主要影响因素(地层特性、施工掘进参数和施工辅助措施);并针对不同地层损失,提出了相应的施工对策。     

砂卵石地层盾构隧道施工对周边环境的影响分析

文章以下穿黄河某盾构隧道区间为研究背景,结合现场实际施工情况及现场监控量测数据,深入分析了砂卵石地层条件下的泥水盾构隧道施工对周边环境的影响问题,并提出了相应的安全控制措施。研究结果表明:在砂卵石地层条件下,左线盾构隧道施工对右线隧道上方堤岸的地层沉降有较大影响;通过对盾构掘进参数进行合理优化,适当提高泥浆浆液参数和同步注浆参数指标,严格控制盾构掘进姿态与泥水压力波动范围,可有效避免对堤岸及邻近建筑物结构安全性的影响。     

富水砂卵石地层盾构施工渣土改良研究

对于砂卵石地层盾构施工，由于土体内摩擦角大、流动性差、渗透系数大，导致进入压力舱的土体很难形成“塑性流动状态”，给施工带来困难，因此必须对渣土进行改良；本文基于砂卵石土物理力学指标分析进行渣土改良剂比选，最终确定使用泡沫作为渣土改良剂；试验得出泡沫剂的最佳配比为3％；下，改良后的渣土内摩擦角由42．56°降低到38．24°；渗透试验表明最佳配比下，改良后的渣土渗透系数由2．315×10^-2cm／s提高到5．328×10^-5cm／s；通过试验数据得出，经过现场盾构试掘进验证了泡沫剂改良砂卵石土层具有良好的效果。     

盾构隧道施工中刀盘泥饼的形成机理和防治措施

复合地层盾构掘进中,盾构机刀盘结泥饼的现象是城市地铁隧道施工中的一个难题。文章以广州地铁四号线某区间隧道工程为例,从地层地质、盾构机自身设计制造及施工控制等因素对刀盘结泥饼的原因进行了分析,提出了防治泥饼的施工措施,为类似工程提供了解决此类问题的思路和途径。     

盾构隧道施工对强透水砂卵石地层扰动规律研究

文章以下穿黄河某盾构隧道区间为研究背景,结合现场实际施工情况,揭示了强透水砂卵石地层力学特性及失稳机理,同时根据现场监控量测数据,深入分析了强透水砂卵石地层受盾构施工荷载扰动后的地层沉降规律,并提出了相应的安全控制措施。研究结果表明:下穿黄河段典型断面地表横向沉降值分布呈现明显的离散性,与Peck经验公式预测模型拟合度较低;通过对盾构掘进参数进行合理优化,适当提高盾构推力设定值,严格控制盾构掘进姿态和切口泥水压力波动范围,可有效控制地表沉降变形。     

富水砂卵石地层中盾构隧道交叉重叠换边施工关键技术

在富水砂卵石地层中,盾构隧道交叉重叠换边施工尚属首次,为解决盾构掘进通过后地表不发生较大沉降、不对道路及管线造成破坏,在工程实施过程中采取了盾构掘进控制、地表注浆加固、洞内顶管注浆加固及施工监测指导施工的信息化施工技术,实践证明是比较成功的.     

中国中铁盾构在成都地铁砂卵石地层中的施工应用

针对成都地铁富水砂卵石地层施工中存在的盾构扭矩偏小,刀具、刀盘、螺旋机磨耗严重,碴土改良效果不好,以及地表后期沉降明显等问题,文章介绍了中国中铁盾构的设计改进措施,其中盾构主驱动扭矩的合理设计、贯入度的精确选择,可有效防止刀盘卡壳或转速自动降低所造成的施工风险;盾构刀盘的合理设计和刀具布置,可减少碴土堆积和结泥饼现象,同时对碴土起着有效的搅拌作用。有效的碴土改良技术,降低了刀具的磨损,减少了换刀次数,延长了换刀里程。实践和研究结果表明,中国中铁盾构能适应富水砂卵石地层的施工,地表后期沉降满足规范要求。     

土压平衡盾构长距离穿越砂性地层施工技术

土压平衡盾构长距离穿越砂性地层,往往会产生刀盘刀具磨损严重、砂土液化引起地面沉降甚至塌陷、螺旋机喷涌致使盾构掘进困难等问题。本文结合郑州轨道交通1号线一期工程紫金山站-东明路站区间隧道工程,详细介绍了盾构在砂性地层中施工所采用的各项针对性措施,分析了这些措施的实际效果,可供类似工程参考。     

复合地层下盾构掘进速度模型的建立与优化

在盾构隧道掘进过程中,需要根据地质情况选择合适的掘进参数,掘进参数的正确选择可以有效地提高掘进效率,减少刀具磨损和保持开挖面稳定。文章结合穗莞深城际轨道交通SHZ-3标虎门商贸城站到长安厦边站盾构区间工程,对掘进参数进行了正交试验,通过对掘进参数的采集与分析,建立了盾构掘进速度的参数模型,并以掘进速度最快为目标函数对参数模型进行了优化,得到了复合地层下盾构掘进速度的最优化掘进参数。研究结果为相同地层下盾构掘进参数的设定提供了理论基础,同时也可为其它地层的盾构施工提供参考,具有重要的工程价值。     

土压平衡盾构在富含水砂层中加压开舱技术

文章以北京地铁15号线南法信站-石门站盾构区间右线为工程背景,分析了选择加压开舱技术的理由,提出加压开舱的气压、泥膜和人员等为控制重点要素;论述了加压开舱的原理和工作流程,即根据承压水细中砂地层特点配置适合的泥浆,运用静止土压力理论并考虑土压和水压设定开舱气压,经过一定的流程形成掌子面及周边密封的泥漠,通过在人舱内一定速率的加压和减压,最终完成加压开舱检查刀盘的工作.实践证明,工程中制作的泥漠及设定的压力,有效地控制了土舱内的压力,保证了掌子面和地面的稳定,并且人员的选择、工艺的安排,在很大程度上提高了工作效率、缩短了工期、节省了成本,显现了加压开舱的优点.     

富水砂卵石地层土压平衡盾构长距离快速施工技术

成都地层以地下水位高、卵石含量多及硬度大、漂石含量高且局部密集成群著称,是否适合盾构法施工或采用何种类型盾构施工.一直存在争论.文章以成都地铁一号线盾构4标左线隧道施工为例,从盾构选型、掘进参数选择、快速换刀、建筑物保护和监控量测等方面.对土压平衡盾构在富水砂卵石地层中的快速掘进技术进行了初步探讨,并结合地铁一号线施工中存在的问题,对地铁二号线盾构选型和施工提出了相应建议.     

无水漂卵砾石地层土压平衡盾构施工关键技术

文章以北京地铁九号线丰台东大街站—丰台北路站区间全断面无水漂卵砾石地层盾构掘进工程为背景,基于地质勘查资料和试验探井的分析结果,掌握了该漂卵砾石地层的空间分布规律和力学性质。在合理选用辐条式土压平衡盾构的基础上,通过对盾构机关键部件进行适应性改造,降低了刀盘刀具磨损。施工中通过掘进参数的有效选择,实现了该类型盾构机在全断面卵砾漂石地层中的长距离掘进。     

成都地铁盾构4标段泥水与土压两种盾构机的适应性分析

成都地铁盾构4标段是成都地铁一号线盾构施工试验段,为便于以后盾构机能更准确地选型,本试验段分别采用一台泥水盾构机与一台土压盾构机进行左右线的掘进.通过对两台掘进机的适应性分析可以看出:泥水盾构的缺点是容易堵塞、出碴效率低、对地层完整性要求高、在含泥地层中容易封住开口、对进出洞密封要求高、施工中需要较大场地、施工成本高;优点是对地层扰动小、便于带压进舱.土压平衡盾构的缺点是刀盘磨损严重、地表沉降控制难度高,带压进舱困难;优点是不受出碴限制、掘进速度快、便于维护、成本低.施工实践证明:在地表要求不太严格的情况下适于用土压平衡盾构;在地表要求高、场地较大情况下,适合用泥水盾构.     

泥质粉砂岩地层泥水盾构防止刀盘结泥饼针对性改进

文章以南昌市轨道交通1号线泥水盾构工程为背景,针对泥质粉砂岩地质条件下盾构施工过程中出现的掘进参数异常(平均掘进速度为6~10 mm/min,刀盘最大扭矩达到3 200 kN·m)、刀盘结泥饼、碴土结泥团等不良现象,从刀盘开口率设计、刀具布置及刀高设置优化等方面进行了刀盘刀具配置针对性设计,以降低出现结泥饼现象的可能性;同时,在分析泥水盾构冲刷系统工作原理的基础上,结合地质特点,对原冲刷系统进行了改造与优化分析。工程应用结果表明,改进后盾构掘进速度能够达到20 mm/min,总扭矩能被控制在2 000 kN·m以内,满足了工程施工需求。