大直径盾构机常压换刀技术

近年来,大直径盾构施工应用日益广泛。在盾构施工过程中,受地质条件影响,盾构机在掘进中刀具会受到不同程度的磨损,开仓换刀是必要的处理措施。以印尼雅万高铁1号隧道为工程背景,针对大直径泥水平衡盾构机常压换刀进行分析,介绍了换刀前的加固、封堵和降水等准备措施,换刀作业程序及注意事项。1号隧道盾构常压进仓换刀作业进展顺利,为今后类似工程提供参考。     

盾构掘进速度对既有桩体切削变形规律的研究

盾构隧道施工在其推进过程中不可避免地要穿越地下桩,这是当前盾构隧道施工中的难点问题之一。为保证在隧道工程中盾构机切削地下桩基的施工安全和掘进效率,探究不同掘进参数下桩体的变形规律,采用PFC^3D颗粒流软件,模拟在不同掘进速度下盾构切削桩基的施工过程,分析和研究在不同掘进参数下桩体沿盾构掘进方向、垂直盾构掘进方向的桩体变形和桩顶竖向沉降的变化规律。并依托江苏省苏州市桐泾路北延隧道工程进行实证分析。研究结果表明：桩体的变形主要发生在桩体与盾构机上部相交的交点至该点往上的11倍桩径范围内。当盾构机推进速度不超过15 mm/min,刀盘转速不超过2.0 r/min时,桩体沿垂直盾构掘进方向的变形大于沿盾构掘进方向的变形;反之,当盾构机推进速度超过15 mm/min,刀盘转速超过2.0 r/min时,桩体沿垂直盾构掘进方向的变形小于沿盾构掘进方向的变形。因此,当盾构机分别切削桩长为20、40 m的桩底,或者切削桩长为40 m的桩身时,其推进速度不应超过10 mm/min,刀盘转速应不应超过1.0 r/min;当盾构机切削桩长为20 m桩身时,应控制其推进速度为1～5 mm/...     

砂卵石地层盾构刀盘有限元分析

参照北京地铁某地段砂卵石地层盾构施工中使用的盾构机刀盘刀具结构,重建了刀盘刀具的三维实体模型;根据地层特性参数计算出了切刀、先行刀和周边刀的切削力以及地层对刀盘的压力和摩擦力,建立了盾构机刀盘的有限元计算模型;针对刀盘初始切削、掘进砂卵石地层和遇到大粒径卵石三种工况,分别分析刀盘刀具的受力特性,得出了应力应变分布规律,并结合工程实例提出刀盘结构的改进措施.     

Φ8.83m大直径土压平衡盾构刀具磨损实例分析

随着近几年大规模地铁、城际轨道交通的建设,盾构施工越来越被广泛应用。在实际施工过程中,刀盘和刀具直接接触并切削岩土、传递推力和扭矩,刀盘和刀具的磨损直接影响着盾构机的寿命,同时由于刀具的大量更换,也关系着工程的工期和总体施工效益。结合莞惠城际GZH-6标1#盾构机第4次开仓换刀和刀盘变形修复实例,介绍了工程中遇到刀盘变形及刀具磨损现象及其原因分析,阐述了相应的处理措施,可为类似工程施工提供参考。     

沈阳地铁中粗砂地层中盾构机刀具配置及刀盘结构分析

沈阳市工程地质以中粗砂地层为主,目前使用的个别盾构机刀具配置与该地区地质条件不甚适应,导致了刀具、刀盘异常磨损。根据地铁一号线云沈区间盾构施工的实际经验,介绍了中粗砂地层中盾构机刀具选型、刀盘结构设计、先行撕裂刀与刮刀的相对位置、添加剂注入孔和搅拌棒的布置等刀具配置要注意的因素。对类似地质条件盾构机刀具配置及刀盘结构设...     

超深盾构接收井建造技术研究

京沈高铁望京隧道全长8000m,采用两台大直径10.9m泥水盾构由进口和出口向中间掘进,四台盾构机在隧道中部的2#竖井接收。详细介绍了地下连续墙深达68m的望京隧道2#盾构接收井的建造技术,主要包括新型施工设计、周密合理的总体施工方案、三序成槽工艺、双拼工钢地连墙接头、超大钢筋笼制作与吊装、大体积地连墙混凝土浇筑、巧妙的施工降水,以及永临结合的竖井支撑等等,为类似工程提供借鉴和参考。     

超大直径盾构负环管片拼装技术

根据南京长江隧道Φ14.93 m盾构负环管片拼装的工程实例,介绍了超大直径盾构机负环管片拼装方案及采取的技术措施,为类似超大直径盾构负环拼装提供借鉴。     

南京长江隧道泥水盾构机状态监测方案设计与实施

以南京长江隧道直径为14．93m的泥水平衡式盾构机为研究对象,根据施工过程中盾构机主轴承、大齿圈、变速箱、主电机和液压系统等主要设备易出现的故障,选取了合适的状态监测手段,确定了故障诊断方案,并提出了关键设备各参数的判断标准,应用于实际机械维修保养。设备状态监测与故障诊断方案的实施保证了盾构机高效、顺利推进,为南京长江隧道的顺利贯通提供了保障。     

复合地层大直径盾构选型与掘进技术研究

盾构施工将不可避免遇到完整基岩地层、软硬不均地层或孤石地层,由于不同地层盾构施工的差异性,盾构机的选型和制造应考虑复合地层的特殊性,盾构掘进过程中也应提出有针对性的措施。结合实际工程,针对大直径复合地层盾构施工特点,进行了盾构选型与掘进技术相关措施的研究和分析,引入了土压—泥水双模式混合盾构机应用的理念,对盾构刀盘设计、常压换刀技术、破碎机配置和超前地质预报这几个复合地层盾构机制造的核心技术问题提出了相关要求,并对软硬不均地层和孤石地层两大复合地层盾构掘进难题提出了针对性的解决措施。文中所述的复合地层大直径盾构机选型和掘进技术方案已在实际工程中成功应用,可对类似工程提供指导。     

小半径地铁盾构区间施工技术

在进行城市地铁线路规划和设计时,由于受环境的限制,有时线路半径必须取很小值。对于盾构区间,当线路半径小于300 m时,盾构机掘进施工就存在较大难度,而如果线路半径小于40倍的盾构机直径时,则在盾构机掘进和隧道质量控制方面就存在极大的难度。因此,对于小半径线路,在盾构机选型、管片尺寸选择和拼装控制等方面,都必须提前进行充分的分析和论证。结合工程实例,对广州市轨道交通五号线区庄站—杨箕站区间的200 m小半径上盾构机进行掘进时的技术进行了分析、论证和总结,希望对类似工程提供一定的借鉴意义。     

富水砂卵石地层盾构刀具磨损原因及改进

为研究盾构机掘进砂卵石地层时刀具的磨损机理,以福州某地铁盾构施工为例,分析原施工方案存在的问题及引起盾构刀具过度磨损的原因。为改善土壤性能,在每m~3渣土中分别添加150 L泥浆和350 L泡沫;采用辐条式刀盘代替原面板式刀盘;采用主、副切削刀,主超前刀,鱼尾刀,盘圈贝型刀,周边刮刀等刀具,并优化刀具在刀盘上的布置。测量计算刀具磨损量及磨损系数,分析土压平衡盾构穿越富水砂卵石地层段的刀具磨损量与切削轨迹的关系。分析表明:优化后刀具的平均磨损系数由0.565 mm/km降至0.013 mm/km,优化后的方案能有效减小盾构刀具在富水砂卵石地层中的过快磨损,显著延长刀具使用寿命,有效提高土压平衡盾构机的施工效率。     

不同开口率下盾构机刀盘与开挖面相互作用试验研究

开口率是盾构机刀盘的重要结构参数，其大小直接关系到刀盘与开挖面的相互作用。通过设计1∶10的模型试验，实现了刀盘开口率可调及渣土实时称量，从而间接地实现了对土舱饱满度的控制。试验研究分析表明：在实际出土率与理论出土率相等的条件下，增大刀盘开口率可减小刀盘面而与开挖面的接触面，从而减小刀盘扭矩，刀盘开口率增大了10%，刀盘扭矩减小约5.8%；在相同的出土率时，刀盘的开口率对地表最大沉降影响不显著；而在土舱近似满舱状态下，刀盘空隙上的渣土对开挖面可起的支护作用。     

适合切削钢筋混凝土桩的软土盾构刀盘刀具改造

以苏州轨道交通2号线盾构机全断面掘进切削广济桥群桩项目为背景,对盾构机切削穿越群桩的性能需求进行分析,通过盾构三种刀具切削桩基钢筋的优缺点对比,提出以贝壳刀为先行刀的盾构刀盘刀具的初步选型配置。根据盾构切桩试验结果分析,对刀盘刀具配置进行优化,从施工可实施性及方便性的角度,提出通过垫高某些轨迹先行贝壳刀,形成间距较大的超前切削轨迹,并提出了分次切筋的切削理念,利用混凝土握裹力,实现桩基钢筋分段先行切断的盾构刀盘刀具配置技术。实践证明,该技术方案合理可行。     

盾构机动载作用下小净距渐变重叠隧道稳定性研究

以重庆地铁六号线花卉园—大龙山小净距渐变重叠隧道为背景,采用数值模拟和现场监测相结合的手段,研究了盾构机动载作用下小净距渐变重叠隧道的变形、附加内力及弯矩,揭示了"隧道先开挖,盾构机后通过"施工形式对已有小净距渐变重叠隧道稳定性的影响规律。研究结果表明:盾构机在上洞步进引起的下洞最大位移变化点位于支撑靴后方2～3 m附近,不均匀沉降主要出现在支撑靴前方1.5D(D为隧道直径)到后方2.5D的范围内;盾构机后通过上洞将引起下洞在支撑靴后方产生较大的附加力,而前方影响较小。在此基础上提出了以减弱纵向效应和增强自身抵抗力为主的应对措施,并在重庆轨道六号线的后期施工中得到充分利用,取得了显著效果。     

适合切削钢筋混凝土桩的软土盾构刀盘刀具改造

以苏州轨道交通2号线盾构机全断面掘进切削广济桥群桩项目为背景,对盾构机切削穿越群桩的性能需求进行分析,通过盾构三种刀具切削桩基钢筋的优缺点对比,提出以贝壳刀为先行刀的盾构刀盘刀具的初步选型配置。根据盾构切桩试验结果分析,对刀盘刀具配置进行优化,从施工可实施性及方便性的角度,提出通过垫高某些轨迹先行贝壳刀,形成间距较大的超前切削轨迹,并提出了分次切筋的切削理念,利用混凝土握裹力,实现桩基钢筋分段先行切断的盾构刀盘刀具配置技术。实践证明,该技术方案合理可行。     

富水砂卵石地层长时间降水段大直径盾构施工技术

成都轨道交通17号线一期明九区间2#中间风井～九江北站盾构区间工程,地层具有高富水、高砂卵石含量、高强度漂石的地质结构特点,经过长时间降水后细小颗粒被带走,地层受扰动并存在大量的非稳定大卵石结构,给大直径(8.634 m)土压平衡盾构机首次在这类地层施工增加了难度。通过采用隧道盾构施工预加固、渣土改良、盾构参数精准控制、同步及二次注浆等施工技术,有效地保证了盾构施工的安全和可靠。大直径土压平衡盾构机首次在成都富水砂卵石地层长时间长距离降水段的成功应用为同类工程提供了施工经验。     

盾构管片中心检测装置的设计

随着社会和经济的发展,越来越多的地铁、铁路、公路工程等需要进行隧道工程建设,当采用盾构进行隧道施工时,需要以盾构机管片中心检测盾构形成隧道的质量来确定盾构机的工作姿态,从而提高隧道工程质量。介绍了盾构机管片中心检测装置的设计,以得出盾构机的工作姿态,从而能够使盾构机的工作更加稳定和完善,有效地提高隧道工程的质量。     

复合地层大直径盾构刀盘刀具磨损分析

在复合地层中采用盾构法进行隧道开挖施工,刀盘刀具能否有效对土层支撑和开挖,关系到整个工程的工期和施工效益。结合广州地层特点分析刀盘结构的选型对刀具寿命影响因素,并进行计算,对刀具的磨损类型和规律进行分析总结。     

“中国制造”向“中国创造”掘进——天工：中国乃至世界的岩土掘进专家

2008年8月6日,被誉为“长江第一隧”南京长江隧道,率先掘进的右线盾构机向江底前进1316米后,前进速度明显放缓,机器工作参数显示盾构机刀盘旋转困难,随即停工检查。而原因右线盾构机正是因为前方的金属“爪子”已近乎磨平,导致机器无法正常作业而停工。．这些金属“爪子”就是隧道掘遵机的核心部件一盾构刀具。     

基于单护盾的复合式TBM在重庆铜锣山隧道的研究与开发

近年来地铁和轨道交通工程在多山城市开始修建,由于地形地貌的影响,往往同一个隧道区间内既有适合硬岩TBM掘进的围岩条件,也有适合土压平衡盾构机施工的软土地层,但城区隧道又不允许采用钻爆法施工,因而迫切需要研究实施合理、适用的解决方案。结合重庆轨道交通六号线铜锣山隧道地质条件,设计制造了基于单护盾的复合式TBM,具备单护盾和土压平衡两种掘进模式,介绍了不同掘进模式下TBM的出渣方式、刀盘与刀具的结构和布置方式等。可供类似工程设计、施工参考。