泥水盾构钢套筒接收技术研究

本文以武汉地铁六号线琴台站~武胜路站区间泥水盾构左线接收为工程背景,针对武胜路站到达端头具有水位较高、埋深较大以及场地狭小等特点,泥水盾构到达接收过程容易发生漏水、涌砂等风险,选用素墙+钢套筒+辅助降水接收方案。对钢套筒进行了设计研究,包括筒体、后端盖、反力架等方面设计,详尽论述了泥水盾构法施工钢套筒接收关键技术,主要包括确定端头加固的合理方法、钢套筒安装工艺流程、钢套筒各部件详细安装工法及流程、泥水盾构接收段的掘进工法等,可以为类似泥水盾构接收提供工程借鉴。     

砂卵石地层泥水平衡盾构隧道掘进参数控制

砂卵石地层具有地层结构松散、孔隙率大、整体强度低等特点,在此地层中进行盾构施工,合理设置掘进参数至关重要。以兰州地铁1号线迎门滩—马滩区间隧道砂卵石地层泥水平衡盾构施工为依托,研究了砂卵石地层泥水平衡盾构掘进参数。现场监测结果表明,加大盾构总推力能够适当提高掘进速度,而加快刀盘转速却不能达到这一效果。采用FLAC 3D有限元软件数值模拟了不同支护压力和注浆压力下盾构隧道掘进过程。结果表明:掌子面支护压力应与掌子面土压力相匹配,同步注浆压力应与掌子面原位应力基本一致或略高。     

土压平衡盾构到达钢套筒辅助施工接收技术

针对南京地铁3号线TA08标浮大区间土压平衡盾构法隧道施工遇到的特殊工程地质条件,采用土压平衡盾构到达钢套筒辅助工艺解决了施工难题。该技术不仅有效避免盾构到达接收过程中涌水、涌砂等风险,确保出洞安全,而且,钢套筒盾构接收方法的成功使用,提高了盾构到达接收洞门的密封质量及管片的拼装质量。     

富水地层盾构到达洞门密封技术研究

以华东地区某盾构接收工程为例,针对盾构到达洞门帘布时橡胶与盾壳之间无法完全密封引起的洞门漏浆现象,基于三道洞门密封技术以及自制浆液同步注浆和二次注浆技术对洞门密封方法进行研究。研究结果表明:通过三道洞门密封施工以及自制浆液同步注浆和二次注浆技术,使洞门内与外界完全封闭,封堵洞门效果相比于传统施工工艺大幅提高,该技术能使盾构机安全快速地推出外置洞门,迅速高效地完成洞门封堵,大大降低了进洞时常见的洞门涌水涌砂、塌方现象,达到了盾构到达洞门密封接收的预期效果,该技术适用于各种地质条件下的盾构到达接收,尤其在高富水地层应用中效果尤为突出。     

滇池区域软弱富水地层盾构快速出洞技术研究

在昆明轨道交通五号线全线盾构施工过程中,由于存在的软弱富水地层为湖泊沉积地层,包含泥炭质土层、黏土、粉土、粉砂等多种地层,地下水位高,含水量大,出洞后洞门涌泥涌砂无法迅速封堵,上部地面塌方、端头沉降严重,全线多次进行盾构始发接收端头涌泥涌砂抢险施工。该地层盾构接收按常规洞门凿除+盾构接收+洞门封堵需10～15 d时间,存在施工过程长、风险难以掌控等问题^[1]。针对富水地层盾构接收风险大问题,提出利用洞门结构上方缺口配合盾构掘进增加洞门结构裂缝从而快速凿除洞门+盾构到达洞门位置进行地面注浆封堵初步流水通道+盾构出洞后快速封堵洞门综合工艺措施,从而实现盾构安全快速出洞。实践结果表明,昆明轨道交通五号线土建六标在左线青少年宫站接收过程中,配合盾构稳定接收技术,从洞门凿除到盾构接收完全封堵洞门仅用72 h,在富水地层施工极大提高了施工效率及安全性。     

砂卵石地层盾构微扰动施工及掘进控制研究

研究目的:针对北京地铁8号线天桥～永定门外区间右线隧道试验段1～160环掘进施工,结合地层条件分析掘进参数和地表变形间的关系,并对土压平衡盾构微扰动施工控制进行初步探索,以期为砂卵石地层盾构隧道的设计与施工提供借鉴和参考。研究结论:(1)相对于粉质黏土与砂卵石组成的复合地层,盾构施工在砂卵石地层引起的沉降更大,对地层的扰动也更大;(2)盾构在砂卵石地层中掘进时,按照太沙基松动土压力理论计算得到的开挖面支护压力更加贴合现场实际情况;(3)千斤顶推进速度与螺旋机转速对于调节开挖面支护压力至关重要;(4)盾构在砂卵石地层中掘进所需的推力和扭矩要高于粉质黏土与砂卵石组成的复合地层中的相应值;(5)由于砂卵石土孔隙率较大,故需要及时调整注浆压力以保证注浆量,从而控制地表沉降;(6)对于砂卵石地层中的盾构施工,通过合理控制盾构掘进参数,可以较好地减小地表沉降和地层损失。     

砂卵石地层盾构刀具磨损测试分析

结合砂卵石地层盾构区间工程掘进,对盾构施工时的刀具磨损情况进行了现场测试,计算出土压平衡盾构在砂卵石地层施工时各种刀具的磨损系数.运用统计回归分析,总结出砂卵石地层盾构刀具磨损与其掘削迹长的关系,推算出砂卵石地层盾构不换刀可掘进的最长距离,可为后续类似工程施工提供参考.     

大粒径富水砂卵石地层泥水盾构刀盘脱困技术

泥水盾构穿过大粒径砂卵石地层时刀盘被卡住的情况很容易出现,不仅延误工期还会给工程增加预算。以兰州地铁1号线I期工程为依托,总结并分析已建地铁项目以及本项目实际施工中遇到的刀盘卡住情况及处理措施,形成一套对于大粒径砂卵石地层的刀盘脱困技术。相关技术经验可以为后续大粒径砂卵石隧道以及类似工程中刀盘脱困以及盾构安全快速掘进提供借鉴和指导。     

富水砂卵石地层盾构施工引起地面塌陷的原因及建议

通过成都地铁某车站端头盾构始发掘进后引起地面塌陷的典型实例,分析富水砂卵石地层中盾构施工引起地面塌陷的原因,如对地质情况不了解、出土量超方、盾构机故障、围岩加固不及时等,阐述事故的处理过程、总结富水砂卵石地层盾构掘进的控制参数,以及在工程地质地下管线、应急处置、信息化监控管理、盾构掘进控制等方面的管理措施,为类似工程提供参考.     

富水砂卵石地层RATSB组合式盾构接收技术研究

依托山西中部引黄项目下穿北川河段工程,针对其处于富水砂卵石混合土地层,又临近建筑物、塌陷区,地下水与北川河有水力联系,围岩的自稳能力差,盾构隧道接收风险大等难题,提出了一套RATSB组合式盾构接收施工技术(该技术获国家专利),并对其所含五大技术(即地表刚性袖阀管注浆、洞内水平超前帷幕注浆、管井降水、接收端暗挖、反压回填等施工技术)进行了详细阐述,分析了该技术的特点。现场实践表明:该技术相较于常规的洞门钢环接收技术,操作更加简便,且组合使用了多种成熟工艺,降低了盾构接收风险,实现了富水砂卵石混合土地层深埋盾构洞内解体,取得了良好的经济效益和社会效益。     

杯型水平冻结法端头加固与钢套筒辅助的盾构接收技术

盾构接收是复杂软弱富含水地层盾构施工的关键风险点。针对某地铁车站端头隧道施工中所遇到的特殊工程地质条件,提出并采用了杯型水平冻结法端头加固与钢套筒辅助的盾构接收施工工艺。采用工程应用与实测相结合的研究方法,对水平冻结加固区的温度以及盾构接收期间地表沉降进行了现场实测研究。分析了冻结壁温度变化规律,判断安装和切割钢套筒时机,确保了钢套筒顺利切割。总结了软弱富含水地层钢套筒盾构接收技术的特点及难点,有效地避免了盾构接收过程中涌水、涌砂的风险,保障了盾构的安全接收。     

清华园隧道大直径泥水盾构始发控制掘进分析

清华园隧道某区间采用泥水盾构穿越粉质黏土及砂卵石地层,是全线典型质构法施工隧道.总结清华园隧道盾构始发的经验,对其掘进参数及反力架等工程构件布置进行研究,并采用有限元软件对反力架进行静强度分析计算.研究表明:(1)盾构机在粉质黏土及砂卵石地层中掘进时,反力架最大应力为270 MPa,最大静挠度为7.77 mm;(2)掘...     

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.     

兰州地铁1号线黄河隧道盾构施工难点及应对措施研究

兰州地铁黄河隧道为国内首条交通工程类下穿黄河隧道,地质条件极为独特。为解决盾构连续性长距离在大粒径高压富水弱胶结高硬度的砂卵石地层中如何安全顺利掘进下穿黄河,采用理论分析与现场施工反馈紧密结合的方法,研究盾构下穿黄河施工难点及应对措施。研究表明:土压盾构在穿黄施工中相继遇到刀盘卡机、刀具磨损、螺旋机喷涌、固结泥饼、地面塌陷等问题;泥水盾构相继遇到掘进困难、卵石积仓滞排堵管、破碎机故障频发、刀盘刀具管路磨损、泥浆击穿河床等问题,通过设备改造,优化掘进参数,做好区间降水、工法辅助、泥浆制配、渣土改良、刀具改进、气压稳定等工作,有效解决盾构在砂卵石地层中掘进的相关问题,确保黄河隧道顺利建成。     

富水砂卵石地层盾构换刀方案

成都地铁1号线盾构隧道工程主要穿越地层为砂卵石地层,砂卵石对盾构机的刀具磨损较为严重,为保证盾构掘进的正常进行,需要频繁更换刀具。通过对成都地铁1号线施工中的几种盾构换刀方案进行比较,提出了富水砂卵石地质情况施工中合理换刀方案。     

如何降低土压盾构掘进对无水砂卵石地层的扰动

在城市地铁工程的修建中,盾构法隧道施工技术以其独有的智能化、安全、快捷、地层适用性广等特点与优势,得到越来越多的推广和应用。虽然盾构法取得了斐然成绩,但此法施工不可避免引起地表沉降,尤其是在无水砂卵石地层中,土压平衡盾构掘进对地层的扰动更为明显。地表沉降过大,会影响盾构隧道的安全施工和建筑物的正常使用,甚至地表坍塌,会带来灾难性的后果,因此如何降低盾构掘进对无水砂卵石地层的扰动成为施工的重中之重。     

富水砂卵石地层大直径泥水盾构带压换刀技术

根据富水砂卵石地层盾构掘进的特点,针对性地采取高浓度泥浆全方位封堵等措施,实现在富水砂卵石地层中对刀盘舱的气密性控制,为安全带压进舱作业提供条件,突破地表环境条件对换刀地点的限制,可为盾构长距离快速掘进提供安全和技术保障。     

砂卵石地层土压平衡盾构隧道施工土体改良试验研究

盾构机在卵石含量高、粒径大的砂卵石地层中掘进时,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;由于土舱内土体颗粒间力的传递是点对点,使支护压力不能有效施加到开挖面上,极易出现地表沉降超限、塌方等事故.为此,以北京地铁9号线盾构隧道工程为背景,进行砂卵石地层土压平衡盾构隧道施工土体改良试验研究.试验结果表明:采用泡沫十膨润土作为土体改良剂对砂卵石地层土体进行改良是可行的;在土体改良过程中应根据出土量、土压力、盾构推力及刀盘扭矩等参数的控制情况,及时调整土体改良剂的注入时间、注入量等参数;在确保盾构出土量可控的前提下,采用满舱欠压掘进模式可以提高砂卵石地层盾构掘进的效率.     

基于盾构工程特征的砂卵石 地层分类方法

针对砂卵石地层盾构长距离高效掘进困难的弊端,在总结盾构掘进常见工程问题的基础上,提出粒径大 小、细粒含量、水压高低以及磨蚀性能是制约盾构高效掘进的地层特征因素,分析各因素的特征指标、指标确定 方法及指标量化区间,并根据指标量化区间划分出砂卵石地层类别。基于不同的地层类别匹配合理的盾构方案, 通过组合指标下的砂卵石地层盾构实例,验证地层分类方法的适用性。研究结果表明：根据颗粒最大粒径 dmax 与 螺旋输送机最大输排能力 dp,可将砂卵石地层分为可输排及不可输排地层;根据细粒透镜层同区间总地层的占比 λ,可将砂卵石地层分为高黏性低渗透及低黏性高渗透地层;根据地下水位高度 hw及界限水位高度 h0,可将砂卵 石地层分为高水位及低水位地层;根据等效石英含量 Qe,可将砂卵石地层分为高磨蚀性及低磨蚀性地层。提出 的分类方法可为砂卵石地层盾构设计与施工提供理论指导和技术支持。     

富水复杂环境下盾构法联络通道施工技术研究

地铁区间隧道因消防疏散要求需设置联络通道,在地层条件复杂、周边存在敏感建(构)筑物的城市中心地区,传统联络通道施工工艺有着较大的施工安全风险,可能会对城市造成重大的安全隐患。为降低施工风险,保障城市安全,在充分论证各项施工工艺的基础上,研究盾构法联络通道施工技术。以深圳地铁5号线黄东区间盾构法联络通道为研究背景,通过理论分析、工程类比、现场验证等方法,比选富水地层环境下联络通道施工工艺,研究正线特殊环钢管片处理、洞门注浆加固、接收始发特殊设计等针对性措施。结论表明,在富水地层复杂环境下盾构法联络通道施工安全可控,环境适应性强;采用钢-玻璃纤维复合管片、洞门焊接处理、钢套筒接收始发、环形支撑体系等针对性措施,可以提高施工时结构体系刚度、防水性能和防止周边变形,减少对深南大道和周边建(构)筑物影响,使得盾构接收、掘进和始发全过程安全可控,确保了盾构法联络通道的施工安全。