土压平衡盾构机刀盘结构介绍与刀具应用浅析

刀盘作为盾构机的主要工作部件,在盾构掘进过程中起开挖地层,稳定掌子面,搅拌渣土等功能,盾构掘进作业时刀盘的结构形式和刀具好坏以及刀具的配置形式直接影响盾构施工进度和盾构施工的经济效益,本文通过在广州地铁四号线的实际施工经验,介绍了刀盘的结构、刀具破岩机理和刀圈失效原因和盾构机穿越不同地层时的刀具配置形式.     

软土地层盾构小半径大纵坡曲线掘进引起的地表沉降研究

盾构小半径大纵坡曲线掘进极易给盾构推进和管片拼装带来困难,是软土地区受场地不足或施工条件限制环境下盾构穿越施工的难题。本文以杭州地铁5号线工程某区间盾构小半径大纵坡曲线掘进段为背景,基于左线隧道关键监测点分析了盾构掘进引起地表沉降的原因,并提出了相应的地表沉降控制技术措施。研究结果表明,地表累计沉降曲线随着时间的增长呈现下降-增大-下降-增加的"双峰"变形模式并逐渐趋于稳定;盾构穿越淤泥质黏土、粉质黏土、黏土地层时,初始土仓压力值为0.36MPa,每环理论出土量为39.21m~3/环,盾构推进出土量控制在38.42～39.21m~3/环,同步注浆速度为0.05m~3/min,盾尾油脂每环加注量控制在35～45kg。     

大型输水通道硬岩地层双护盾TBM掘进模式与刀具磨损分析

硬岩地层双护盾TBM掘进施工的模式选择与刀具磨损量关系到工程的施工效率与质量。以杭州市某大型输水通道为例,系统分析了工程的重难点和针对性的施工措施,研究了双护盾TBM掘进模式,提出了双护盾TBM在硬岩地层中刀具磨损量与掘进里程的适应性规律。结果表明,双护盾TBM在硬岩节理不发育地层掘进时,推进力不宜太高,推进压力不小于120MPa,推进平均速率控制为30mm/min;在岩石硬度变化较大且节理较发育地层,掘进中刀盘会出现较大的震动而产生冲击载荷,造成主轴承受力恶化,需降低推进速度;双护盾TBM掘进需结合硬岩地层合理选取双护盾和单护盾两种模式进行掘进,在硬岩地层施工,随着掘进距离的增加,刀具磨损量增大,正常磨损占换刀的比例为80%,刀圈断裂和崩刃分别占10%,刀盘磨损量按照使用米数最终聚类为2类,分别是使用63.21m和使用159.96m。研究成果可为类似大型地下洞室工程和城市地下空间工程TBM掘进提供理论参考。     

盾构穿越上软下硬复合地层施工风险与控制技术研究

上软下硬复合地层上部岩层具有不稳定性而下部岩层具有极高的强度,极易引起盾构向软弱地层方向偏移,引发喷涌,使盾构姿态难控制,开仓换刀风险大,是施工各方需要关注的难题。本文以杭州地铁4号线一期工程南延段某区间为背景,研究强风化安山玢岩、中分化下段安山玢岩、全风化安山玢岩、中风化上段安山玢岩等多种上软下硬复合地层中,盾构施工引起的地表沉降和盾构施工存在的主要风险,研究杭州地区盾构掘进穿越上软下硬地层的控制技术。研究结果表明,盾构在多种复合地层中掘进,左线隧道累计地表沉降最大值为36.6mm,最大隆起值为13.8mm,风险较大,易出现盾构机扭矩变大,姿态控制困难;上软下硬复合地层盾构控制,主要是加强土压平衡盾构机的维保、穿越施工时采用气压+土压平衡相互联合的模式进行掘进、重视盾构掘进基础数据的异常反馈、严格控制盾构掘进施工出土量、密切注意区间盾构掘进时工程地质和地表沉降对应区域变化的匹配情况、优化壁后注浆配合比。     

盾构隧道岩溶地层处理及掘进施工控制技术研究

以武汉市轨道交通21号线第一标段工程黄浦新城站~朱家河站区间为工程背景,对区间内存在岩溶不良地质情况进行分析,提出岩溶不良地层处理方法以及处理时注浆参数、注浆流程以及注浆封孔标准;为防止盾构在溶洞段掘进过程中仍有可能遇到上软下硬的不均匀地层,以及掌子面坍塌、高强度硬岩、刀盘结泥饼、螺旋机喷涌、盾尾漏浆等情况,提出盾构在处理岩溶地层段所需采取相应措施,所得研究成果可为类似盾构穿越岩溶不良地层施工提供借鉴。     

盾构穿越运营高速公路施工引起的地表沉降与控制技术

盾构穿越既有高速公路施工过程引起的围岩变形和地表沉降对高速公路的运营安全有重要影响。本文以杭州至临安城际铁路工程某区间下穿运营杭徽高速公路为背景,研究了地下管线与孔洞探测、主控掘进参数设定、全过程精准控制措施和地表沉降规律。研究表明,盾构穿越运营杭徽高速公路施工引起的平均地表沉降值均控制在5mm内,盾构隧道轴线正上方的地表沉降呈现出增大后减少并趋于稳定的趋势,盾构掘进主控参数设计土压力值为80～100kPa、泡沫剂每环使用量为20L、推进速度为20～30mm/min、每环出土量为57.53m~3/环、同步注浆为6～6.5m~3/环。本文的研究成果可为浙江省内杭州、宁波等城市轨道交通建设中盾构穿越既有运营工程施工提供参考。