隧道盾构施工风险信息系统研究

为了有效管理和控制盾构施工过程中出现的风险,应用计算机技术和互联网技术,开发了隧道盾构施工风险信息系统,系统包括盾构实时监控子系统、三维地质信息子系统、风险评估子系统。该系统可实时查看盾构施工信息和地质数据,对盾构施工过程中出现的各种风险因素进行远程实时分析,对隧道盾构施工作出工风险评估和管理。     

地铁盾构掘进进度三维非线性控制方法研究

研究目的:地铁区间盾构掘进过程中,工程水文地质条件复杂且需穿过各种建筑物群,施工环境复杂,实际作业管理难度大。为优化控制盾构掘进进度,本文以福州地铁2号线过闽江区间盾构掘进进度控制为例,综合运用BP神经网络、灰色预测理论、动态优化预警控制方法、BIM虚拟优化方法以及OA远程辅助办公系统,以实现对地铁区间盾构掘进进度的三维非线性控制。研究结论:(1)运用BP神经网络、灰色预测理论进行盾构进度目标估算,提高了盾构机进度目标非线性估算的准确性和可靠性;(2)通过综合运用BIM、PDCA、预警等动态优化管理方法,循环控制盾构施工的掘进过程,实现进度信息的直观可视化、施工进度的动态优化;(3)以实际工程盾构掘进进度控制为例,建立BIM、OA办公自动化等信息集成系统,实现对区间盾构进度的实时、远程、三维动态优化控制;(4)本文研究可为类似工程的进度管理提供参考。     

昆明地铁盾构选型设计分析与探讨

研究目的:随着昆明地铁建设的快速推进,地下区间隧道陆续开工进入盾构施工阶段,在环滇池冲沉积层复杂水文地质及主城区特殊施工环境情况下,如何在盾构主要系统选型设计方面取得优势,将盾构施工对周围环境的影响降到最低成为亟待解决的问题。本文针对目前昆明地铁掘进中的盾构施工情况及其他城市地铁盾构施工经验,对昆明地铁特殊地质情况下盾构主要系统选型设计进行了比较、分析和探讨。研究结论:昆明地铁除施工过程中采取必要的技术措施外,首先在盾构机机体尺寸结构、刀盘、推进及掘进等主要系统选型设计上保证良好的施工环境适应性,而从根本上降低掘进过程中的风险才是关键。     

盾构/TBM隧道DOSO系统超前地质预报应用

自1825年世界第1台盾构机诞生以来,盾构/TBM作为一种安全、高效的工程机械装备,提高了隧道建造技术水平,隧道及地下工程建设取得长足发展。盾构/TBM隧道施工中面临复杂地质环境,由于存在的异常地质体极易导致掌子面突水突泥、开挖面失稳,使盾构/TBM发生“栽头”“陷落”。为避免因地表沉降过大或坍塌引发的盾构/TBM隧道施工风险,应采取科学有效的方法对盾构前方进行超前地质预报。在贵阳地铁3号线四方河—皂角井区间盾构/TBM隧道施工中采用双震源重叠地质预报观测系统（DOSO系统）进行超前地质预报,在左、右线共开展9次超前地质预报试验研究,结合盾构/TBM总掘进推力、掘进速度、掘进扭矩,以及渣土采样、开仓检查等手段对预报结果进行验证。验证结果表明,DOSO系统能提高隧道超前地质预报效率与结果的准确性,可为盾构/TBM掘进及类似工程超前地质预报提供参考。     

大直径土压平衡盾构 穿越湘江施工技术

在长株潭城际铁路湘江隧道施工中,为克服工程地质复杂、水压大、盾构掘进距离长等施工难点,通过 盾构机针对性设计、地质超前勘察、渣土改良、掘进参数优化、合理注浆管理等措施,总结出一套大直径土压平 衡盾构穿越湘江的施工方法,为今后类似工程施工提供借鉴经验。     

南京长江隧道盾构施工技术难点分析

南京长江隧道工程地质条件复杂,盾构直径超大,盾构施工水土压力高达0.75 MPa。采用直径约为14.9 m的气垫调节泥水平衡式盾构机独头掘进2.9 km。施工技术难点多,难度大,对盾构设备要求高。盾构机要在适应性、主要系统性能及技术服务等方面满足工程施工需要。     

广州地铁特殊地质土压平衡盾构施工方法

结合广州地区地质复合型特点,分析广州地铁3、5号线盾构掘进施工中遇到的特殊地质现象,说明重视盾构在特殊地质地段的施工是保证盾构顺利掘进的关键,重点阐述盾构在富水断裂带、石英含量高的硬岩、孤石、风化深槽、煤气层、岩溶空洞等特殊地质段采取的掘进施工方法.     

厦门越海隧道盾构施工若干技术难题及对策

针对厦门2号线越海段盾构施工过程中出现掘进参数异常、刀具磨损严重及异常失效、堵管等工程难题,通过地质补勘,发现局部存在极硬而多裂隙的破碎带复杂地层。基于此,对越海隧道盾构施工技术进行探讨研究,创造性地提出了海上注浆加固技术,并对刀盘上的滚刀结构进行重新设计。后续施工过程刀盘推力恢复至21 000~22 000 kN之间,掘进速度维持在2~4 mm/min,达到正常掘进水平,同时降低了刀具的异常磨损和消耗。有效解决了盾构海底穿越破碎带复杂地层的难题,使得盾构顺利掘进,可为后续类似盾构越海施工提供指导。     

盾构掘进中地面塌陷加固技术

盾构掘进过程中,由于不良地质、机械故障等因素引起掌子面的不稳定而坍塌,进而引起地面塌陷,导致影响工程的正常进展。分析广州地铁某盾构区间在海边出现的地表塌陷原因,介绍采取的加固技术措施,为盾构施工积累经验教训。     

狮子洋隧道盾构段掘进工程单价分析

大直径复杂地质盾构隧道目前尚未有成熟造价标准,一般市政定额不能全面反映造价水平。狮子洋隧道是国内首座泥水平衡盾构穿越长距离基岩复合地层的隧道,通过研究狮子洋隧道掘进过程中施工方案,结合现场实际测定情况,总结分析了掘进工程的工、料、机消耗,提出了其掘进工程的单价分析,并与广东省市政盾构定额进行对比分析验证。盾构机在复合地层进行长距离掘进时,施工工效较低、设备维修量大,需多次更换刀盘、刀具、排浆泵、盾尾刷等,主要材料消耗明显高于在软土地层中掘进。     

沿海复合地层泥水盾构施工适应性分析

以沿海广深港客运专线狮子洋隧道为工程依托,分析软土地层、软硬不均地层、全断面硬岩地层、断层破碎带4种典型地层条件下,大直径盾构隧道掘进中遇到的问题。结果表明:软土地层适合采用泥水平衡盾构掘进,掘进速度较快;在软硬不均地层中掘进时须对边刀间距进行优化并适当调整刮刀与滚刀的高差;全断面硬岩地层中掘进速度较慢,刀具磨损严重;在断层破碎带施工时须加强刀盘驱动系统和推进系统的最大承受荷载,根据地层变化不断优化掘进参数,维持掌子面的泥水压力,保证复杂地质条件及恶劣工况下盾构的掘进。研究结果对类似工程特别是沿海地区盾构隧道施工有借鉴意义。     

超大直径越江隧道泥水盾构掘进模型试验研究

使用超大直径泥水盾构在砂土地层高水压条件下修建越江隧道,施工技术难点多、风险大,类似工程实例不多,施工经验难以借鉴,相关研究较少。介绍利用400 mm盾构模型机,针对南京长江隧道高水压、超大直径、地质复杂和局部超浅埋等工程条件,进行泥水平衡盾构施工室内模型试验,重点研究分析盾构掘进时的地表沉降与掘进参数之间的关系,得出地表沉降和土仓压力的波动变化等规律,研究成果对实际施工有直接的指导意义。     

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。     

盾构施工监测预警系统研究与实践

盾构工法已经成为我国城市地铁隧道和部分铁路隧道的主要施工方法,GIS+BIM技术的应用使得盾构机的工作过程以及施工隧道现场状态更加形象直观。目前,盾构机远程监控管理系统正在向着管理信息数字化、机器参数图像化、决策系统智能化的方向飞速发展,已经成为保障盾构施工顺利进行的有效工具之一。盾构施工监测预警系统是一种基于物联网和互联网远程数据传输功能的数字化系统,可实时监控盾构机掘进状态。此外,可利用3D GIS+BIM技术模拟盾构施工的地层条件和现场环境,同时与施工过程中的盾构机全站仪系统数据相链接,形成一套动态的4D施工可视化信息管理系统。该系统可实现盾构虚拟隧道及场景的漫游,沿线建构筑物位置信息提醒,盾构机位置偏差预警、报警及盾构推进状态的可追溯功能,可以为地铁隧道施工项目提供科学、有效的管理手段。盾构掘进参数的总结与分析对后续工点及线路施工的安全风险管控具有较高的参考价值。     

填海区富水砂层下覆基岩混合断面盾构施工技术

结合深圳地铁2号线工程实例,详细介绍了填海区地铁盾构通过高强度基岩地质区域的施工技术,对盾构掘进过程中遇到基岩地层加固、开仓换刀、盾构掘进等处理措施进行了全面阐述。采用洞内、地面注浆加固,完成常压进仓进行刀具检查更换。盾构过基岩隆起区合理控制掘进参数并采取必要的辅助措施,通过盾构机掘进过程中对关键参数的控制,加强了对刀具的保护,顺利通过了单轴抗压强度高达110 MPa的38.4 m基岩隆起区。     

石家庄地铁1号线土压平衡盾构施工掘进参数研究

盾构法施工技术因其具有智能、快速、安全、周边影响小、地层适用性强等特点已得到广泛的应用。盾构机安全掘进主要取决于对掘进参数的准确把握,如何在特定地质条件下选择合理的盾构掘进参数至关重要。本文以1号线地质条件为背景,依据石家庄三种地层的盾构先期施工情况,分析归纳其盾构掘进参数,并通过监控量测验证所选施工参数的合理性,进一步优化盾构施工参数,为该地区后续盾构施工提供参考。     

基于多参数融合的盾构法隧道施工安全状态预警方法研究

通过分析盾构机主要掘进参数和工程监测数据之间的关系,并采用灰色关联度分析法计算掘进参数对地表沉降的影响权重,同时设定盾构机掘进参数预警标准;依据监测预警信息,设定监测预警影响范围,筛选出预警影响范围内每环掘进参数预警情况,将监测预警和参数预警进行有效融合,通过多因数权重分析法确定盾构施工安全状态预警等级。该方法将实时盾构掘进参数与监测数据进行融合,半定量综合判定盾构施工安全状态,可解决传统的人为判定盾构施工安全状态时易受主观因素影响、现场人员经验参差不齐等导致评价结果不准确、随意性强等问题,为盾构施工安全管理提供参考意见,同时为盾构施工安全状态评价提供一种新的思路。     

大粒径卵砾石地层土压平衡盾构关键参数相关性特征

以北京地铁9号线盾构工程为背景,分别选取辐条式和面板式两种刀盘,在大粒径卵砾石地层开展土压平衡盾构现场掘进试验;利用“北京地铁安全风险管理体系”及“盾构施工实时信息管理系统”,收集盾构关键施工参数,并将其实时传输至室内实验室;通过分析试验收集的数据,得出土压平衡盾构关键施工参数之间的相关性特征.研究结果对指导盾构隧道施工及反馈设计具有重要理论与实际意义,也为类似研究提供参考     

复杂地质或环境条件下盾构施工整体筹划中的问题分析

以深圳市城市轨道交通7号线为例,阐述复杂地质或环境条件下盾构施工整体筹划中应重点考虑施工勘察加密到位、盾构机的新旧程度与区间条件的适应性、盾构掘进指标的合理选择、换刀方案的综合确定4个方面的问题,并依据工程实际数据对各问题进行了具体分析。分析结果表明:确定不良地质的范围后应通过钻机取芯确认,在场地条件允许时按勘探点间距5 m左右加密勘察,对不良地质段提前处理;宜选用新购盾构或掘进使用寿命50%以下的盾构;应按掘进指标比建设标准的平均进度降低约50%左右来考虑工期要求。     

盾构隧道近距离侧穿污水泵站的施工控制技术

结合郑州地铁1号线工程实例,论述了盾构隧道近距离侧穿I级风险源污水泵站的施工难点和风险,提出了高压旋喷桩加固措施和盾构施工控制措施。采用有很元分析软件FLAC3D计算了盾构掘进过程中泵房和地表的沉降,验证了高压旋喷桩加固措施的可行性。对盾构侧穿泵房时的泵房和地表沉降进行了实时监测,结果表明采取加固措施和盾构掘进控制措施后,盾构侧穿污水泵站施工引起的沉降完全满足规范要求。研究成果可为今后类似工程提供参考。