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。     

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。     

大型盾构浅埋富水地层到达施工关键技术

基于印尼雅万高铁项目1号隧洞盾构施工,对大直径盾构浅埋富水地层到达技术开展研究,重点通过控制端头地层及洞门加固密封质量和掘进参数,盾构在富水浅埋地层中管片抗浮、姿态调整及注浆等技术环节,提高盾构到达段掘进施工质量、保证盾构到达出洞安全。实际施工效果良好。     

富水砂卵石地层盾构刀具两幅检修技术

盾构在砂卵石地层施工过程中,刀具不可避免的会产生较大磨损,为了保证盾构的持续掘进能力直至完成区间施工任务,需要结合工程情况合理维修刀具。以北京地铁16号线肖家河站～西苑站区间盾构施工为例,盾构机下穿特级风险源前在联络通道处设置检修井。检修井采取倒挂井壁法施工,开挖到刀盘中心以下1m处,接收后首先检修上半部分刀具,然后旋转180°再检修剩余部分刀具。采用这种刀具两幅检修技术,减小了富水砂卵石地层检修井降水施工风险,保证了工程的顺利进行以及周边环境的安全。     

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。     

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.     

在富水粉砂地层中盾构到达段施工技术

通过苏州轨道交通1号线土建I-TS-05标塔园路站～滨河路站区间隧道盾构施工,介绍在苏州富水粉砂地层中盾构综合施工技术。施工中,克服了富水砂层下盾构到达加固区水平长度不足的困难,使用了在加固区外再施工一圈止水帷幕桩的地基加固技术,该技术可以使三轴加固土体与止水帷幕桩组合形成一个范围更大的端头地基加固区域,并在盾构到达段掘进中合理使用管片壁后二次注浆和聚氨酯,成功地阻断微承压水在盾构到达时涌出的路径,从而解决了富水砂层下盾构到达施工的涌水、涌砂问题。通过使用,该技术保证了2台盾构安全成功接收,在富水粉砂地层具有适用性广、安全可控等优点。     

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。     

大直径泥水盾构施工引起的地表沉降规律研究

对大直径泥水平衡盾构在砂卵石地层、软土地层中施工引起的地表沉降进行分析研究。通过对隧道横向沉降影响区、纵向沉降、不同时段沉降等的分析研究,得出大直径泥水盾构在砂卵石地层、软土地层中施工引起的地表沉降规律。卵石层中、软土层中,大直径泥水盾构施工引起的地表沉降在横断面方向基本上均呈正态分布,但砂卵石地层中的主沉降区范围较软土地层中的要小,且沉降值较软土中的也小;在盾构通过、盾尾通过两阶段地表沉降量比较大,软土地层中工后沉降较明显。     

砂卵石层中盾构施工技术分析

砂卵石层中盾构施工存在很大的风险和困难,根据长沙市轨道交通2号线长沙大道~体育公园区间盾构机穿越砂卵石层的案例,对盾构机穿越砂卵石层出现的地表坍陷原因进行了分析,并通过调整盾构施工相关参数、地层加固和加强监测等措施,确保了盾构穿越过程中地表沉降均在规范允许范围内,为以后类似条件下的盾构施工提供参考。     

富水砂卵石地层超高压旋喷桩施工技术研究

超高压旋喷桩以其优异的地基加固效果和挡土挡水性能被深基坑工程广泛使用,而该技术在富水砂卵石地层中的桩体质量及桩间咬合程度均较难控制。通过现场试验的方法,对高压旋喷桩在富水砂卵石地层中的加固效果进行验证。结果表明:超高压旋喷注浆技术基本实现了不同土层的有效土层置换加固;在合理布置旋喷桩间距的前提下,各土层中均可形成密实的咬合体;在粉细砂及粉质黏土等细颗粒土层中,加固直径可以达到2m以上;在富水砂卵石地层中,加固直径可达1.9m。根据试验结果,提出了适用于富水砂卵石地层中的高压旋喷桩施工参数建议值。     

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.     

长江南京段砂卵石地层特性研究及盾构施工建议

以南京地铁四号线滨江站-江心洲北站区间勘察为背景,基于大量勘察数据、室内试验及原位测试成果,以长江南京段河床典型底砾层为研究对象,采用数理统计方法,对砂卵石地层的成因类型、颗粒级配、强度特征、矿物含量及分布规律等进行了统计分析,评价了砂卵石地层的工程地质特性,为地铁隧道盾构机选型,掘进参数选取,提高砂卵石地层掘进效能等提供一定的理论依据。     

长春地铁土压平衡盾构掘进超前加固技术

长春地铁一号线某盾构区间在富水的砂砾地层掘进,由于地层中的空洞等缺陷,加大了地面沉降超限的风险,为有效控制地面沉降,采用地面超前注浆的技术措施,使盾构顺利通过风险地段,取得了良好的施工效果。     

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。     

无水砂卵石地层土压平衡盾构刀具改造技术

分析辐条式土压平衡盾构在穿越全断面无水砂卵砾石层施工中刀具严重磨损的原因,提出拆除滚刀并对刀具进行改造以及按分层切削设计原理对刀具进行重新配置的思路。从刀具改造的总体思路、刀具改造前后对比分析和改造后掘进效果的对比等方面进行研究。结果表明:改造后的刀具以及按分层切削设计原理配置的刀具有很好的切削效果,为地铁无水砂卵石地层盾构施工刀具改造和配置提供了一种新方法。     

地铁盾构穿越钙质结核富集地层施工技术

郑州市轨道交通2号线盾构施工通过无水粉砂钙质结核富集地层,地质突变导致工作参数不稳定、满负荷掘进,致使地面沉降难以控制、地面沉陷、设备故障频发。对此除进行地质补勘外,对盾构设备进行局部改造、控制掘进参数,采用聚合物(或膨润土)+泡沫的组合式渣土改良方式,顺利通过钙质结核富集地层。可为今后类似地层中盾构施工提供一定借鉴和参考。     

强富水砂砾地层盾尾刷更换施工技术

盾构机在富水砂砾地层中连续长距离掘进时,一旦出现因尾刷失效导致盾尾漏浆漏水,将严重影响连续掘进进度和管片拼装成型质量及盾构施工安全,此时必须在隧道内更换盾尾刷.为保证隧道内更换盾尾刷的可行性、安全性、经济性,提出了采用管片壁后注浆快速固结土体技术应对强富水砂砾地层自稳性差、水压力大等问题的解决思路.尾刷更换前对盾尾15...     

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。     

液氮垂直冻结与水中接收盾构综合施工技术

济南地铁R1线大杨庄站盾构接收施工中,考虑到地质条件和施工环境复杂,对原接收端头加固方案进行完善,增设液氮垂直冻结与水中接收的综合施工方案。通过优化液氮冻结参数,控制液氮冻结各环节,合理安排盾构施工工序,控制盾构水中接收的各项技术指标,使工程在复杂工况下得以顺利实施。监测数据表明:液氮垂直冻结与水中接收综合施工技术能有效控制地层损失率,车站、隧道结构以及周边建筑物沉降量均在安全范围内,施工质量符合规范要求,可供临近繁忙交通要道、盾构穿越富水砂卵地层的工程施工借鉴。