盾尾钢丝刷受力性能模拟试验研究

为探讨某隧道工程盾尾渗漏事故原因,设计一套可模拟不同盾尾间隙工况条件下的盾尾刷加载模拟试验装置,并对该工程盾尾钢丝刷在不同的盾尾间隙下的工作状态(加载变形和破坏模式)进行试验研究。试验结果表明:1)在相同作用压力下,随着盾尾间隙的增大,盾尾钢丝刷抗变形能力逐步降低。2)在盾尾间隙较小时,盾尾刷前后钢板的协调变形能力较强,盾尾钢丝刷能承受较大荷载;当盾构间隙增大到一定程度时,仅较小的荷载即可造成盾尾钢丝刷钢板产生较大的变形,导致盾尾刷保护钢板产生塑性变形,甚至根部断裂,破坏后的盾尾刷钢丝外翻,从而导致盾尾密封失效。     

盾尾密封全过程管理要点与实践

为解决盾尾密封损坏导致的工程安全和进度问题，通过跟踪、统计多项盾构隧道工程盾尾密封使用和更换情况，总结盾尾密封的失效形式，并分析盾尾密封失效的原因，主要表现在盾尾密封设计缺陷、盾尾刷制造与安装质量差、油脂填充质量不高、施工过程控制不严以及应急预案准备不充分等方面。提出基于全过程管理理念的盾尾密封管理方法，从盾尾密封设计、盾尾刷制造和安装、初装油脂、施工管理、应急管理5个阶段，对盾尾密封的全过程管理要点和对策进行系统研究。该方法在中俄东线天然气管道长江盾构穿越工程得到成功应用，保障了盾构施工中盾尾密封安全，为盾尾密封的科学管理提供了新的思路和举措。     

盾尾密封油脂泵送性测试仪器、测试方法与评价标准研究

针对目前国内盾尾密封油脂的泵送性无精确定量测试设备、测试方法和评价标准的问题,对国内外盾尾密封油脂泵送性的测试仪器、测试方法和评价标准进行了梳理和对比。根据课题组对盾尾密封油脂的配方和性能的研究成果,结合我国盾构隧道施工中盾尾密封油脂的具体使用情况,参考ASTM D1092,研制了盾尾密封油脂泵送性的定量测试设备、给出了测试方法,并推荐了其评价标准。为我国制定盾尾密封油脂泵送性指标的行业标准提供了借鉴。     

富水粉砂地层盾构机尾刷更换技术

盾构在长距离隧道掘进过程中,盾尾刷因过度磨损会逐渐失去密封作用,导致盾尾位置漏浆漏水,而在不良地质地层更换盾尾刷存在着很大的风险。为了解决在不良地质条件下,尤其是在富水粉砂地层中更换盾尾刷的难题,采用注聚氨酯对盾壳周边止水、注聚氨酯、水泥-水玻璃双液浆对盾尾后方止水,并检查止水效果后逐块拆除管片后,再进行第1道尾刷更换施工的方法取得了在富水粉砂地层中更换盾尾刷时,充分利用盾构自身结构来确定管片位置情况等对盾壳、盾尾部位进行止水,就可保障管片拆除后盾尾安全的工程实践措施,解决了不需要在挖检修竖井的前提下,在富水粉砂地层中更换尾刷难以确保盾尾安全的问题,获得了在富水粉砂地层中安全快速更换盾尾刷的良好效果,供类似工程参考。     

富水砂层盾尾密封修复技术

南昌轨道交通1号线秋水广场站-中山西路站区间隧道为首条穿越赣江的隧道,其始发与接收段均处于富水砂质地层中。在盾构始发过程中,出现盾尾漏浆。为解决盾构推出洞门端头加固体后盾尾漏浆问题,采取泥水舱及盾壳上注入优质膨润土泥浆封闭、盾尾注入水泥砂浆封堵周边水系等措施,根据管片长度与盾尾密封的位置,选择合理的推进长度进行管片拆除,用塞焊的方法对3道盾尾刷处的注浆管、注脂管与盾尾之间的间隙进行焊接封堵,顺利解决了盾尾漏浆问题,完成了盾尾密封的修复工作,可为类似工程的盾尾密封修复提供借鉴与参考。     

盾尾密封刷实验平台的设计与研究

为判断盾尾刷的质量,从盾尾刷的耐磨性和弹性2个关键性能参数入手,运用液压原理、PLC及运算放大控制原理,通过对动力参数和控制系统的详细研究,设计出一台套用于检测盾尾刷耐磨性和弹性的实验平台,用于优选盾尾刷,提高施工安全性。     

液氮冻结技术在承压水地层盾尾密封刷检修中的应用

结合杭州庆春路过江隧道工程的实际施工经验,介绍了液氮冻结技术在承压水地层盾尾密封刷检修中的应用,重点论述了冻结孔设计、制冷设计、温度监测、冻结孔施工等问题。实践证明,液氮冻结技术成功地解决了盾构机检修盾尾密封刷的地层固结封水难题,可为类似承压水地层的盾构施工提供借鉴。     

土压平衡盾构盾尾密封刷检修技术

土压平衡盾构机主要密封部位之一的尾刷,却是非常容易损坏且难以修复的部件,以小松盾构机为例,介绍在区间隧道掘进中停机检修盾尾刷的必要安全条件、检查与更换方法、密封刷更换后的保护措施等实用技术。特别是对检修前的准备工作进行了详细阐述。     

盾尾密封油脂的抗水压密封性能评价标准研究

为解决目前国内外盾尾密封油脂抗水压密封测试标准不统一,不能定量测试油脂抗水压密封性等问题,研制出一种新型抗水压密封测试仪,并对国内外常见盾尾密封油脂进行抗水压密封性能测试。经分析,总结油脂抗水压密封机制,并定义水击穿压力测试指标,即实验室25℃下,使用1层网孔孔径为0.76mm、丝径0.3mm的金属钢丝网,300g盾尾密封油脂被水击穿的最小压力。用水击穿压力可定量表征盾尾密封油脂抗水压密封性,进而提出抗水压密封测试标准。     

关于盾尾密封油脂抗水压密封性和泵送性测试的探讨

对国内外盾尾密封油脂的抗水压密封性和泵送性的测试设备、测试方法和评价标准进行梳理和对比。根据中铁五院对盾尾密封油脂的配方与性能的研究成果,结合我国盾构隧道施工中盾尾密封油脂的具体使用情况,推荐抗水压密封性和泵送性的测试设备、测试方法和评价标准,这对制定盾尾密封油脂性能指标的国家标准具有借鉴意义。     

基于光纤光栅传感的盾尾密封泄漏监测试验研究及分析

针对盾构盾尾密封系统容易发生漏水、漏浆等危险的问题,将光纤光栅压力监测系统布设于盾尾尾刷密封性能试验台,对油 脂腔进行多点连续压力测量,并在油脂腔不同压力等级条件下采用人为打开球阀泄放的方式模拟实际工况产生的泄漏。试验表 明: 1)当油脂腔某点发生泄漏时,整个油脂腔圆周方向上同时产生缓慢压降,缓慢压降时间最长可达6 min,最大压降可达0. 075 MPa; 2)基于光纤光栅传感的盾尾油脂腔多点连续压力监测能够较为准确地监测油脂腔在泄漏试验过程中所发生的压力变化。该 监测方法为盾尾密封系统泄漏预警提供可行的解决方案。     

耐高水压盾构用盾尾密封油脂及其性能表征

针对国内跨江越河等高水压(0.4~0.8 MPa)盾构施工所需盾尾密封油脂被进口产品垄断的难题，通过正交试验研究盾尾密封油脂各个配方组分之间的相互作用。结果表明: 1)增稠流变剂的引入，提供了层间距为5~10 nm的片层结构，为基础油和聚异丁烯提供了进入空间，实现了增稠分散，提高了耐高水压盾尾密封油脂的剪切流变性，保证了稠度与泵送性的平衡； 2) 不同尺度的天然可降解纤维与配方中其他组分形成复合纤维增强阻水结构，使得耐高水压盾尾密封油脂的水击穿压力达7 MPa，是进口产品的1.75倍。在实现盾尾密封油脂稠度和泵送性适中的同时，大大提高了盾尾密封油脂的抗水压密封性，为我国跨江越河等高水压复杂地层盾构用高端盾尾密封油脂的进一步研发与转化打下坚实的基础。     

盾尾密封在防止漏浆中的作用

介绍了漏浆的危害与漏浆的原因以及盾尾密封形式、浆液配比、油脂性能对盾尾密封性的影响,提出了保证盾尾密封完好的各项措施.     

浅覆土高水压强透水地层注浆法更换盾尾刷技术

为了改变冷冻法止水更换盾构盾尾刷施工成本高、工期长的行业现状,解决浅覆土、高水压、强透水地层更换盾构尾刷止水难度大、渗漏风险高的技术难题,南京纬三路过江通道N线工程采用提前预制特殊管片,增加径向预留注浆孔,不断优化注浆配比、注浆参数和注浆工艺,进行有效注浆的方法,并配以相应的辅助措施,最终达到更换盾尾刷时的止水要求,顺利完成了复杂地质条件下的超大直径泥水盾构盾尾刷更换施工,比采用冷冻法加固止水大大节约了工期和成本,具有较高的社会效益和经济效益。     

基于3D摄影测量盾尾质量检测技术

为保证盾构施工安全,防止盾尾在施工过程中漏浆,施工前须对盾尾圆度进行检测。通过对3D摄影测量检测系统测量设备、测量原理及方法进行阐述,并通过实例对盾尾各部分相对于标准设计图形的具体偏差进行分析。主要结论如下:1)采用3D摄影测量新技术,能快速、准确地检测出盾尾圆度;2)3D摄影测量技术方法在盾尾质量检测上的成功应用,为盾构等重大装备构件尺寸误差质量比对提供了一种新方法。     

基于S7-400H的 EPB盾构盾尾密封系统软件设计

利用S7-400H PLC冗余系统平台开发、设计土压平衡（EPB）盾构控制系统软件,能够进一步提高系统的容错能力;对盾尾密封系统的控制及使能条件的关联进行分析、总结,给施工过程中盾构操作及维修人员以指导;对盾尾密封系统的控制流程进行分析,给盾构控制系统软件设计人员以帮助。     

一种盾尾密封油脂的配方研究与性能表征

采用正交试验法获得了WY盾尾密封油脂的优化配方,其配方组成为性能优异的基础油、复合黏度指数改进剂、天然可降解纤维和颗粒填充剂等。采用自制抗水压密封装置和熔融流动速率仪表征其抗水压密封性和泵送性,并将其与国内外同类产品进行比较。结果表明,该产品的抗水压密封性能与CONDAT产品一致,在3.5 MPa下,不漏水;泵送性是国内某品牌油脂的2~3倍,使该性能指标进一步接近国际水平。     

类矩形盾尾受力性能数值模拟研究

类矩形隧道具有空间利用率高、双线一次成型等优点,但其受力性能不同于传统圆形隧道。盾尾是盾构壳体最薄弱的部分,有必要对类矩形盾尾的受力性能进行研究。本文以宁波轨道交通4号线工程为背景,建立类矩形盾尾的数值模型,分析、研究理想结构模型与考虑几何初始缺陷模型在多种工况下的受力性能,最后使用参数化方法,研究壳体厚度和覆土厚度对应力和变形分布的影响。结果表明： 盾尾设计具有足够的强度和刚度储备; 几何初始缺陷对盾尾变形的影响较大; 推进工况的摩擦力对应力和变形的影响很小,变向荷载主要增大了向外变形。     

富水地层三菱盾构机尾刷更换技术

以广州市轨道交通四号线[车-万]盾构区间为例,介绍了三菱盾构机在富水地层盾尾刷更换的技术.     

盾构快速掘进下同步注浆材料优化配合比设计

在台山核电取水隧洞施工过程中,管片监测结果显示1#隧洞前期上浮和错台较大,为防止管片上浮挤压破坏盾尾刷,同时解决上浮量较大时管片成型质量较差的问题,从同步注浆浆液配合比入手,采用配合比设计、试验改进配合比的方法,研究减水剂、聚丙烯纤维及絮凝剂对同步注浆浆液性能的影响。通过调整胶凝材料组分、水胶比,添加絮凝剂、有机纤维和减水剂,制备出可减少管片上浮、抗水分散性好、抗渗性好于一体的高性能同步注浆材料。根据实践情况,优化后的配合比能有效地减小管片上浮,满足盾构快速施工条件下的管片成型质量要求及盾尾抗渗水性能。