铰接式土压平衡盾构辅助测控系统研制技术

在消化吸收国外盾构测控技术的基础上,结合国家863计划“砂砾地层盾构切削和测控系统研究”课题实践,总结了研究开发盾构辅助测控系统的设计方案、优化国外盾构测控系统功能的技术路线以及实施过程中的关键技术,详细介绍了测控系统的软硬件结构和采用的接口方案。     

国家863计划“砂砾复合地层盾构切削与测控系统关键技术研究及应用”课题顺利通过验收

2007年3月14日，由中铁隧道集团股份公司承担的国家863计划机器人技术主题“砂砾复合地层盾构切削与测控系统关键技术研究及应用”课题，顺利通过了科技部高新司专家组验收，这标志着盾构研发再次迈出关键一步。     

沈阳地铁过河隧道盾构施工技术

沈阳市地铁二号线北起北陵北部，终点在浑南新区的21世纪大厦前的世纪广场，线路正线全长19.245km。五里河—奥体中心站区间下穿500m宽的浑河河道，根据隧道穿越地层的地质条件和水文条件，介绍了过河区间隧道盾构的选型、刀盘型式、刀具布置、刀盘开口形式、岩石破碎机、盾构的工作模式等主要设计特点与性能，同时论述了在施工过程中拟采取的开挖面稳定措施、泥水处理系统布置思路、换刀措施、联络通道施工思路、盾构施工接口、端头地层加固设计等。     

盾构推进系统设计

分析了盾构推进系统的设计需要满足的功能要求,对盾构设计推力进行了详细的计算,结合盾构的结构及尺寸,确定了推进油缸的规格参数、外形尺寸和数量,分析了推进油缸的布置方式以及与管片间的匹配适应关系,阐述了盾构推进系统的控制。通过研究,掌握了盾构推进系统的设计方法,为盾构的施工提供参考。     

盾构刀盘参数化建模系统开发

为满足设计人员快速完成盾构刀盘设计,采用CATIA三维建模软件和Visual Basic进行盾构刀盘参数化建模的方法,参照此方法可以完成盾构刀盘参数化建模系统的开发。通过建模系统,根据盾构施工的边界参数、材料参数和刀盘关键参数可快速生成盾构刀盘模型,在一定程度上缩短了刀盘的设计时间,减少了设计人员的劳动强度。     

新型盾构地面始发装置的研发与应用

该文针对GPST工法特点，设计出一种新型装配式盾构地面始发装置，采用数值计算对盾构地面始发工况进行验算。该装置成功地应用于南京机场线将军路一秣陵站区间隧道由地下转入地面高架段的盾构地面始发。工程应用结果表明新型盾构地面始发装置设计满足盾构始发要求。     

基于互联网的盾构远程实时监控系统开发

为解决大型施工单位多台盾构同时施工时技术人员不足的困难,设计一套基于互联网的盾构远程实时监控系统,实现多台盾构集中监控、多用户访问和远程故障诊断等功能。分别从系统的结构、硬件和软件3个方面对系统进行研究,最终实现在任意互联网接入的地方通过安装客户端软件或者WEB浏览器方式访问多台盾构的目的。系统方便了技术人员远程协助,提高了管理效率,节约了管理成本。     

海底复杂地层超大直径盾构刀盘设计与优化

为解决海底复杂地层超大直径盾构刀盘设计中面临的刀间距布置、刀盘结构分析、刀盘功能优化等难题，基于某海湾隧道工程地质、水文特点，对盾构穿越海域段全断面软土层、孤石侵入的软土地层、基岩突起地层等工况开展分析。首先，开展室内不同刀间距破岩实验确定中心区域间距并提出刀盘刀具的总体布置方案；其次，采用数值计算对刀盘结构进行静力学和模态分析，结构的最大应力为190 MPa，最大变形为6.2 mm，前6阶频率为26.6~42.9 Hz，固有频率避开了工作频率；最后，考虑工程特点进行集中控制分布式冲刷系统、刀具运行状态监测及耐磨保护措施的刀盘功能优化。工程应用表明，刀盘结构强度、刚度满足要求，刀间距设计合理，刀盘优化措施提升了盾构在淤泥及海底软硬不均地层的适应性，可为类似海底复杂地层盾构选型及设计提供一定的参考。     

关于地铁盾构隧道几个问题的探讨

结合我国城市地铁盾构隧道设计与施工的相关情况,就目前我国地铁盾构隧道规划与管片设计、盾构始发与到达安全、盾构施工难度较大的软硬岩地层的掘进以及合理降低盾构隧道造价的有效途径等一些可能会影响我国盾构建筑市场发展的问题进行分析,并提出了一些建议和观点,以供参考与探讨。     

西门子PLC在盾构控制系统检测试验台的应用

介绍西门子PLC在国家863计划项目盾构控制系统检测试验台上的应用。该试验台是以开发控制系统关键技术和检验盾构主机及后配套控制系统的设计是否正确为目的的实验装置。重点分析了盾构的控制系统的组成、功能和特点,并提出了一些改进的意见,供同行参考。     

盾构在软土地层穿越既有铁路施工技术

上海某地铁盾构隧道穿越正在运营的沪宁铁路的咽喉区,铁路轨道对沉降控制的要求很高。采用有限元理论分析在有无旋喷桩情况下盾构穿越铁路的风险因素、提出控制沉降的技术措施：首先对盾构穿越区的地层进行了预先加固来改良地层,使地层有较好的稳定性;其次在盾构隧道设计上采用加强性管片,并增加施工预留注浆孔;在盾构穿越过程中合理配置资源,优化施工参数,加强监测和信息化管理。最后严格按方案施工,确保盾构安全顺利地穿过了沪宁铁路,为同类工程积累了经验。     

盾构掘进方向计算机辅助控制技术研究

分析了盾构纠偏装置、土质环境、土体稳定等因素对盾构方向控制的影响,研究了盾构方向控制的基本原理和特点,建立了具有自主知识产权的盾构方向控制模型,在此基础上开发的盾构掘进方向计算机辅助控制软件已成功应用于工程,对于提高国产盾构信息化施工水平具有一定的参考价值。     

基于CAN总线提高盾构控制系统通讯的可靠性设计

为满足城市轨道交通施工对盾构设备高信息化的要求,针对目前盾构控制系统网络技术的应用情况,分析CAN总线在大型装备自动控制领域应用的特点。利用CAN总线通讯控制技术,采用MAX232、MAX485、LM3S2671、PCA82C250等芯片设计出CAN总线转RS232和RS485的物理接口,实现CAN总线与RS232和RS485总线之间的全双工通讯,同时设计多通道数据采集、处理、上传A/D接口,为盾构控制系统自主设计提供一种思路。     

琼州海峡隧道超大直径盾构新技术展望

为适应跨江越海隧道工程建设不断发展的需要,盾构正在向超大直径、超长距离、超大埋深方向发展。以琼州海峡隧道为工程背景,结合其超大埋深、超高水压、超大断面、特长距离及地质复杂多变等特点,在详细分析国内外大埋深超大直径盾构技术发展的基础上,对琼州海峡隧道等类似大埋深超大直径盾构工程所面临的超大直径盾构设计制造、盾构特长距离掘进、超高水压条件下盾构密封及特长隧道水下对接等技术挑战进行了论述,并对预期可望获得的大埋深超高水压条件下的超大直径盾构总体设计及集成技术、高效破岩及长寿命刀盘刀具优化设计技术、盾构防水密封设计与制造技术、常压换刀装置设计技术、特长距离掘进地中对接施工装备技术等盾构新技术进行了展望。     

软弱富水地层大直径泥水盾构管片上浮与错台分析

结合目前正在施工的一条大直径泥水盾构隧道,针对施工中出现的管片上浮和管片环与环之间规律性的错台问题,深入研究和分析其根源,并通过采取多种措施和设计优化,及时找到解决问题的关键技术,消除了因管片上浮造成较大错台的技术难题;并对盾构隧道的管片环间抗剪方式、传力衬垫设计意义及止水条硬度等方面提出相关的意见和建议,对今后盾构隧道的施工和管片设计等方面都能提供积极的借鉴。     

地铁盾构隧道桩基托换施工技术研究

 城市地铁盾构隧道在从地面建筑物下穿越时,会对既有建筑物的安全稳定造成影响。如何合理控制由于隧道施工引起地面建筑物的倾斜、地基沉降,是地铁工程设计和施工时必须考虑的。以广州地铁五号线盾构区间建筑物桩基托换为例,详细讲述桩基托换设计、施工全过程,给类似工程的设计、施工提供参考。     

盾构始发与到达设计与施工决策分析系统研制

为了控制盾构施工的风险和提高盾构设计与施工的决策效率,采用资料分析、理论计算和软件开发的方法,对盾构始发与到达施工决策相关基础与应用问题进行了全面研究。得到以下研究成果:1)提出盾构始发和到达的风险分类,并以此为基础,研究了不同加固方案下盾构始发与到达施工存在的风险问题;2)通过对端头地层稳定性的研究,提出端头地层稳定性分析与判别方法,构建始发与到达加固方案知识库;3)建立一个包含100个工程的案例数据库,为决策系统提供了数据库支撑;4)基于工程案例数据库,研制具有地层稳定性判别、加固方法选择、加固范围确定、反力架支撑验算、风险分析、施组设计标准化等功能的盾构始发与到达设计与施工决策辅助系统,有助于工程设计与施工方案的科学分析与决策。     

盾构推进液压系统控制模式的分析比较

盾构为隧道施工的重大技术装备,推进系统性能的好坏直接影响盾构姿态、施工开挖隧道线路的精准度以及掘进速度。盾构在软弱地层的施工过程中,某些盾构容易出现姿态控制困难及"栽头"现象,文章通过对不同厂家推进系统控制模式进行研究及原因分析,从理论上与实际监测进行比较得出结论。就目前国内外盾构产品而言,推进液压系统控制模式主要有2种,比例压力流量复合控制方案和比例减压阀控制方案,通过AMESim仿真、理论分析,并结合现场的实际监测数据比较了2种控制模式下执行机构动态响应特性,从而对盾构的可操作性及姿态控制特性进行分析比较,以期对推进液压系统的设计及盾构的选型、使用有一定的参考价值。     

北京铁路地下直径线盾构选型

针对不同类型盾构的结构特点，进行了可行性分析和论证；通过对盾构类型与地层渗透性的关系、与黏土含量的关系、与颗粒级配的关系的分析，从开挖面稳定机理、地表沉降、装机功率、刀具磨损、施工成本、施工进度等方面对盾构选型进行了详细阐述和方案比较，并对盾构施工的关键技术进行了探讨。