富水卵漂石地层土压平衡盾构施工参数研究

针对富水卵漂石地层土压平衡盾构(EPBS)施工出土控制困难、掘进效率低问题,依托成都地铁某盾构隧道区间的现场实验段,对富水卵漂石地层中土压平衡盾构的实测关键施工参数进行了统计分析,并探索了与地层相适应的掘进参数以及提高掘进效率的途径。研究参数包括:出土量、土舱压力、贯入度、掘进速度等,研究结果表明:虽然富水卵漂石地层中的土压平衡盾构掘进易超出土,但通过适当减少土舱压力和增大贯入度能够减少超出土量,盾构法适用于该地层;改善地层可掘削性能和适当降低土舱压力是提高掘进速度有效方法,而增大总推力可能导致掘进速度下降。     

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。     

高标贯中粗砂地层盾构法施工应对措施研究

西安地铁2号线北端盾构施工过程中全断面穿越中砂、粗砂层,其中中砂的标贯击数达到150击,砂层极为密实,且需严格控制地面沉降;盾构掘进出现极限参数,不能正常运转,同时螺旋、刀盘甚至是盾体磨损加快。通过增加开挖面积、主动铰接辅助推进、渣土改良、压缩空气辅助建压等措施来解决超密实地层盾构掘进问题,使用效果比较明显,提高了土压平衡盾构对密实砂层的适应性。     

土压平衡盾构机在富水砂卵石地层快速掘进施工技术

在盾构法施工中,盾构机在富水砂卵石地层中掘进,一直是一个全新的技术难题。如何处理盾构机掘进在富水砂卵石地层,沉降大、速度慢、换刀频等问题,结合在建的成都地铁4号线正在掘进的三台土压平衡式盾构机掘进技术资料,通过统计、分析,综合考虑富水砂卵石地层中土压平衡盾构掘进参数、泥浆参数、盾构姿态、地层变形机理等信息,进行了初步探讨,对盾构机的选型及施工提出建议。     

地铁区间隧道穿越粉细砂地层土压平衡盾构施工技术

石家庄市城市轨道交通1号线体育场站~北宋站区间隧道穿越粉细砂地层,施工采用土压平衡盾构掘进技术,对始发洞口进行了双管旋喷桩加固,掘进过程中优化了盾构推进速度、土仓压力、出土量、推力及注浆压力等主要技术参数,保证了施工安全,区间隧道顺利贯通;采用同步注浆和二次注浆措施及优化的掘进施工参数控制了掌子面的稳定和地表沉降。工程实践证明土压平衡盾构也适用于粉细砂地层的区间隧道施工。     

1.2m微型盾构试验机液压系统设计及仿真

为研究不同地层条件对盾构掘进参数的影响,进而确定相适应的工作参数,设计开发了微型盾构试验机。主要介绍微型盾构试验机的液压系统,其由刀盘、推进及螺旋输送机液压系统组成,并详细说明了各部分液压系统的工作原理及选型计算;最后利用AMEsim软件对这三个液压系统进行建模及仿真分析。仿真结果显示,微型盾构试验机的刀盘转速、推进速度及螺旋输送机转速都可以实时控制,满足试验需要。     

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。     

一种新型EPB渣土改良相似模型试验系统及功能验证

基于对国内外EPB渣土改良的研究现状以及室内试验方法的总结与分析,指出不同试验方法的局限性;研发了一种新型渣土改良相似模型试验系统——EPB渣土改良试验系统。系统集合了泡沫发生、盾构掘进、螺旋输送机输出等功能,可实现地层重塑、盾构掘进过程模拟、切土及土仓渣土搅拌;可将泡沫改良剂按设计配比加入土仓并搅拌,判断改良土体对掘进参数的影响;可模拟敞开式、半土压平衡式、土压平衡式、过压掘进模式等4种状态EPB盾构掘进;可模拟螺旋输送机出土过程及土塞效应实现过程。通过"盾构掘进模拟"和"渣土改良试验"等功能试验,验证了该试验系统各功能的准确性和可靠性。系统为研究EPB渣土改良优化配比及效果评价提供了新手段,可为大直径土压平衡盾构施工、特殊地层下盾构控制技术等条件下渣土改良提供可靠的施工参数,指导施工。     

土压平衡盾构穿越岩溶孤石地层的轴线控制施工技术研究

为解决土压平衡盾构穿越岩溶孤石地层的轴线控制技术难题,以中南地区某城市地铁盾构工程为研究背景,通过对轴线偏离原因进行研究分析,利用孤石预先处理、盾构优化改造和掘进参数控制等措施形成了一套较系统的轴线控制方法。实践证明,上述方法在土压平衡盾构穿越岩溶孤石地层中应用是有效可行的。     

盾构参数对复合地层损失率和地表沉降的影响

为研究土压平衡式盾构机穿越复合地层过程中,不同盾构掘进参数对地表沉降值和地层损失率的影响,依托湖南商学院站至白鸽咀站区间盾构工程已有的施工沉降监测数据,利用Peck公式反推得到盾构施工在此类地层条件下的地层损失率,并通过三维有限元数值模拟分析了盾构各参数对地表沉降值和地层损失率的影响程度.研究结果表明:在掘进推力增大时...     

基于灰色理论的砂卵石地层盾构施工参数控制对地表沉降影响分析

为了揭示地面沉降对不同盾构施工参数的敏感性,以成都地铁17号线来凤路站—凤溪站盾构区间隧道为例,采用灰色理论对总推力、刀盘扭矩、同步注浆压力等9项控制参数的实测数据进行分析.研究结果表明:地面沉降对盾构施工参数敏感性最主要的3个因素依次为推进速度、注浆压力(注浆量)和螺旋机转速;在成都地区富水砂卵石地层中进行盾构施工时,盾构总推力控制范围为19000～41000 kN,刀盘扭矩控制范围为8000～23000 kN·m,同步注浆压力为1～3 bar;灰色理论模型能客观、准确地反映富水砂卵石地层盾构施工参数控制与地面沉降之间的关系.     

6m级土压盾构机后配套渣土车设备选用研究

土压盾构掘进过程中,后配套设备渣土车选用往往不被重视,但其又在一定程度上影响了掘进速度。通过对常见的一次性出土列车编组工作循环进行分析,结合6m级土压平衡盾构机出土量对各个工序进行时间设定,比较了各种编组列车在不同掘进长度下的工作效率,介绍了渣土车选用方法。对土压盾构施工渣土车选用具有一定的参考意义。     

盾构隧道下穿海底粘土地层快速施工技术

盾构法修建的隧道粘土含量较高时,采用一般掘进方法,会造成刀盘开口堵塞,影响掘进速度.以台山核电取水隧洞为例,通过工程类比、现场试验和施工实践,重点概括和提炼总结了海底隧洞粘土地层盾构快速掘进施工技术：①改进刀具、增大刀盘开口率;②调整转速和掘进参数降低地层扰动,适应快速掘进;③控制泥浆保证循环顺畅,同时达到绿色环保的作用;④控制掘进姿态以保证隧洞线型.以上措施的采用,保证了隧道安全、顺利掘进.     

花岗岩地层中盾构掘进效率影响因素研究

为了定量对比盾构掘进花岗岩地层时的掘进效率,提出一种表征掘进效率的特征参数,并依托深圳市城市轨道交通8号线一期工程进行掘进试验和地层参数现场量测,分析了各影响因素和掘进效率的相关性,提出了针对不同地层的掘进效率控制措施.研究结果表明:岩石的单轴抗压强度和岩体的完整性系数均与掘进效率负相关,可用幂函数近似表达地层参数和掘进效率之间的经验关系;可用反比例函数近似表达掘进效率与总推力之间的经验关系,总推力对掘进效率的影响程度随地层坚硬程度的升高而降低;低推力高转速的掘进参数组合在微风化地层中效率较高,中等风化地层中总推力、刀盘转速分别为14000±1000 kN、1.6±0.1 rpm时掘进效率较高,可以通过牺牲掘进效率的方法来在该掘进速率水平上短期内提高掘进速率.     

砂卵石地层的土压平衡盾构施工土体改良试验研究

砂卵石地层土压平衡盾构掘削形成的渣土无法达到较为理想的塑性膏体状态,往往因渣土内摩擦角大而导致盾构机械过度磨损,因渣土流塑性差而导致扭矩过大、掘进效率剧降、进出土失控,甚至沉降超限、引发塌方事故。土体改良是改善渣土特性的有效方法,但砂卵石地层土体改良配比、参数用量,尚处于工程经验和现场施工试错法阶段,具有一定的不合理性和盲目性。基于此,依托成都某典型砂卵石地层工点,使用膨润土基泥浆和泡沫对土体进行改良,并对改良剂的性能和改良效果进行评价和分析。研究得出了土体改良后塑流性良好的添加剂配比和注入量,并对几种改良方案的进行分析对比,得到最优改良方案。     

软弱富水地层盾构掘进引起的地表变形控制

以苏州地铁5号线某区间盾构隧道为研究对象,以施工期间掘进参数及隧道地表实测监测数据为依据,分析盾构掘进工程中地质条件、土仓压力、推进速度等因素对地表变形的影响。结果分析表明:盾构掘进面前方一倍洞径处,地表易隆起,地表隆起量随着推进速度、土仓压力、同步注浆压力的增大而增大;随着盾构掘进,地层受施工扰动及水土损失影响,地层开始出现沉降,并不断增大,在距离盾尾两倍洞径位置附近趋于稳定。文中针对盾构在富水砂层、粉土、粉质粘土段掘进存在的问题,提出了地表变形控制措施。     

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.     

盾构通过基岩凸起地段综合施工技术

在花岗片麻岩复合地层施工中,由于存在孤石或基岩凸起,对盾构施工造成很大的困难和风险。结合广州地铁21号线中新站至中间风井盾构区间实例,介绍了土压平衡盾构机在片麻岩复合地层施工中的应用技术,遇到基岩凸起、"上软下硬"情况,采用地面爆破施工,通过对爆破时药包设计、安装及布孔方式、爆破安全距离的控制,对基岩进行预处理,爆破后检测处理效果并通过地面注浆固结裂隙。盾构机掘进时,在不同路段,通过控制盾构机的掘进参数,顺利完成盾构区间掘进任务,减少盾构开仓风险。     

大盾构超前注浆技术在不良地层下穿民房群的应用

广州地铁22号线隧道采用土压盾构掘进,需穿越上软下硬不良地层;由于地面有民房群,且由于埋深较深,地面注浆加固效果不佳,下穿时采用洞内盾构超前注浆加固.浆液劈裂式挤压土体,形成分支浆脉,注浆结束后即可恢复盾构掘进,实用性和操作性强;注浆一次能加固到刀盘前方约12 rn土体,2d可完成一次超前注浆,工效高效果好.超前注浆操...     

地铁隧道盾构施工泡沫剂应用效能分析

加注泡沫剂是土压平衡盾构机隧道施工的一种辅助工具,通过向盾构机开挖面、密封土舱、螺旋输送机内注入泡沫,达到稳定开挖面土体、改良土体塑流性能、降低刀盘扭矩、提高掘进速度和出土效率的目的。比较分析了添加泡沫剂前后的掘进参数,结果表明,泡沫剂可以改良土体的性能,提高掘进质量,因此泡沫剂具有广阔的应用前景。