大粒径漂石地层盾构机刀盘及刀具选型研究

北京地铁9号线06标段军事博物馆站～东钓鱼台站区间盾构工程穿越永定河引水渠、玉渊潭公园东湖及北小湖;盾构隧道穿越的地层为含大粒径漂石的砾岩层和湖底富水卵漂石⑦层,该种地层在国内外盾构隧道施工中均无类似工程实例,盾构机选型对于该工程至关重要,尤其是盾构刀盘选型和刀具配置更是重中之重。通过总结和分析盾构在两类地层结构中掘进的施工数据,为盾构今后穿越类似地层积累宝贵的经验。     

卵漂石地层盾构施工地层滞后变形颗粒流数值模拟

结合现场实测数据,分析卵漂石地层盾构施工地表变形规律。基于离散元颗粒流理论,从细观角度出发,对富水卵漂石地层土压平衡盾构地表沉降数据进行分析,对卵漂石地层盾构施工过程地表变形滞后的细观机理进行探究。采用现场实测数据对颗粒离散单元法的计算结果进行验证,吻合性良好。离散元模拟结果表明,卵漂石地层存在土拱效应,施工中如果能够充分利用土拱的承载能力,可有效控制地层变形。     

卵漂石地层盾构机刀具磨损研究

北京地铁9号线06标段军事博物馆站～东钓鱼台站区间工程,盾构穿越的地层为含大粒径漂石的砾岩层和富水卵漂石⑦层。此种地层在国内外均无类似工程实例,掘进施工过程中盾构机刀具磨损非常严重,通过分析和总结盾构实际掘进参数及刀具磨损规律,对盾构机的刀具配置进行有效改进,确保盾构的掘进施工顺利进行,延长盾构刀具的使用寿命。     

北京地铁9号线3标盾构机刀具的破坏形式及刀具的改造

依据北京地铁9号线3标段大漂石地层中的盾构施工,分析了土压平衡盾构辐条式刀盘在大漂石层中的一些破坏形式及磨损规律,并有针对性的对刀具的排布和刀具的保护做了一些改造措施,使得改造后的刀盘主体刀具破损较小,大大提高了刀具的使用寿命,顺利完成盾构掘进施工。     

富水砂卵石地层泥水平衡盾构适应性研究

在含大漂石的富水砂卵石地层采用盾构法施工在国内尚属首次,以成都地铁1号线盾构4标右线隧道泥水平衡盾构施工为例,结合施工中出现的问题,对泥水平衡盾构在砂卵石地层中的适应性进行初步研究,并提出相应的改进措施,对后续工程施工具有借鉴意义.     

盾构掘进中富含超大粒径漂石地层土体改良技术研究

对于盾构工法而言,富含超大粒径漂石地层是一种施工控制难度极大的地层,盾构在该地层中掘进时,由于土体塑流性差,土体在土舱内无法及时排出,时常出现盾构推力、刀盘扭矩异常增大,推进速度极其缓慢等现象。同时,由于土舱土体颗粒之间为点对点传力,支护压力不能有效地施加到开挖面,极易出现地表沉降超限、塌方等事故。通过土体改良改善土舱内土体的性状和流塑性,是提高盾构掘进效率和控制开挖面稳定性的重要措施。以北京地铁9号线06标"军事博物馆站—东钓鱼台站"区间盾构工程为背景,开展盾构掘进过程土体改良试验,找出适用于不同类型富含超大粒径漂石地层的盾构土体改良剂。     

漂卵石地层盾构掘进出渣量控制及超方判断技术

漂卵石地层地质复杂多变、级配不均,具有高富水、高强度、低粘聚力、自稳性差、漂石含量多、粒径大等特点;盾构掘进时渣土改良困难、刀盘扭矩和掘进速度波动大,造成掘进过程中出渣量难以控制;掘进出渣量超方会形成地层空洞,继而引发地面塌陷或造成周边建筑物、地下管线损坏等安全风险。本文通过系统分析成都地铁漂卵石地层盾构施工中影响出渣量的因素和控制措施及超方后地层空洞的形成机理,总结形成漂卵石地层盾构掘进出渣量三重控制技术和超方后地层空洞的判断方法,可有效控制掘进出渣量并准确判断掘进中是否超方及超方量、超方位置等,为类似工程提供参考依据。     

全套管钻机在漂石地层的应用性研究

北京地铁九号线丰台北路站施工范围为砂卵石地层,并且含有大漂石,在这样地层中施工围护桩非常困难,从可用于该种地层已有机械出发,研究了旋挖钻机和全套管钻机在大漂石地层施工效率,旋挖钻机钻齿崩落,钻头卡死,无法钻进,不能用于漂石中施工。同时对全套管施工效率和经济性进行了分析,并总结了漂石地层全套管钻机成孔关键技术。全套管钻机对漂石适应能力强,但钻进速率较慢,施工单价较高,在一系列关键技术支撑下,成孔质量较好,对周围环境影响小,可以用于漂石地层成桩。     

盾构机进出换刀井施工技术研究

通过北京地铁九号线06标段军东区间盾构机在大粒径卵漂石地层中掘进时,每隔200 m左右需要在换刀井内进行刀具更换的施工实例,总结出盾构机在富水卵漂石地层中不完全进出洞的接收与始发施工技术。在满足施工需要的前提下,尽量减小换刀井的规模,既保证了换刀井内作业的安全高效,又降低了施工成本,为今后盾构在较困难地质条件下顺利掘进施工积累经验。     

关于北京地铁复合地层盾构机选型的分析

北京地铁九号线6标盾构隧道穿越地层部分为第三纪强风化～中等风化粘土岩、砾岩及卵砾、圆砾层,局部为粉质粘土、细砂层。在隧道范围内存在随机分布有大粒径卵石和漂石,漂石最大粒径可达1.2 m×1.5 m,卵石强度较大。区间隧道大部分处于潜水层中,且需穿越310 m宽的玉渊潭东湖。由于在强风化砾岩、卵石地层都存在大量卵石漂石,导致掘进困难。采用何种盾构机施工均存在较大风险和难度。根据北京地区的各种情况对盾构机选型问题进行探讨。