双护盾硬岩隧道掘进机推进支撑液压系统设计

双护盾硬岩隧道掘进机(简称双护盾TBM)是一种能够适应复杂地层,并高度集成机、电、液、光、控制以及材料等多学科技术于一体的高端隧道施工装备。推进支撑系统作为双护盾TBM的核心组成部分,是通过电液控制技术来实现的。本文设计了一套双护盾TBM推进支撑液压系统,并对其进行分析和研究。采用该推进支撑液压系统的双护盾TBM在国内某引水工程实际应用表明:该系统能够很好地实现双护盾TBM的推进支撑功能,同时具有良好的操控性能和较高的施工效率。     

梯度硬度滚刀刀圈关键技术研究及应用

盾构和隧道掘进机(TBM)施工对盘形滚刀的设计及制造要求较高,特别是对滚刀刀圈的材料和热处理工 艺的要求更高。随着盾构和 TBM 施工工程增多,复杂地质条件难以准确预测,特别是在上软下硬地层中,普通 工艺的滚刀刀圈易出现刀圈崩块、断裂现象。针对上软下硬地层的地质条件,进行冷作模具钢刀圈材料成份和刀 圈刃型的设计,对滚刀刀圈梯度硬度热处理工艺进行研究,并通过项目现场试验,检验热处理工艺的效果。     

盾构在高差突变联络线上空推前移关键技术探讨

长沙地铁芙蓉广场站到五一广场站盾构区间左线接收井和联络线底板高差1.6 m,无法采用传统方法接收和空推前移,通过盾构滚轮接收和盾构铰接研究,采用CAD模拟后用混凝土把接收井回填成竖曲面与联络线标准段进行过渡到后铺设导轨,巧用盾构铰接装置和在底部拼装管片实现大坡度曲面接收前移。拆除连接桥与后配套连接下部螺栓后拆除临时拼装管片,铺设过渡导轨和在盾尾后部导轨上按设可移动反力装置实现了盾体和后配套在联络线底板上直接铺设导轨就能快速空推前移。     

盾构隧道衬砌结构计算若干问题研究与探讨

研究目的:目前广泛应用的盾构隧道衬砌结构计算方法中,衬砌结构单元长度划分和衬砌单元四周约束弹簧的作用形式比较随意,将地面超载直接施加在衬砌结构上,忽略了地面超载在应力转变过程中的折减,因此需要提出明确的单元长度划分原则与弹簧作用方式,并根据地面超载的作用机理与影响程度,提出相应的理论计算方法。研究结论:(1)衬砌结构单元长度对结构内力计算结果影响不大,但相对精细的衬砌单元有利于得出更加准确的计算结果;(2)可采用水平向与竖向弹簧取代法向与切向弹簧,实现与地勘报告相对应的弹簧参数取值;(3)地面超载可根据松弛土压力或塌落拱高度折减,并提出了相应的荷载折减系数,指出了超载对衬砌内力的影响与其荷载水平正相关;(4)应根据局部超载作用范围及其与隧道间的相对位置关系,以及荷载在地层中的应力扩散角综合确定其对衬砌结构内力的具体影响,提出了不同范围局部超载作用下的衬砌结构附加荷载计算模型;(5)该研究结论可为正确的地下隧道工程结构计算模型与计算理念提供借鉴与指导。     

地铁建设工程中TBM中板步进过站技术

为研究隧道掘进机(TBM)从施作好的地铁车站中板上整体步进过站的技术,依托重庆地铁6号线工程,设计"弧底导轨"TBM中板步进过站方案和车站中板加固方案;通过数值模拟实际工况和对施工过程的监测,验证设计方案的合理性。结果表明:TBM中板步进过站时,采用"弧底导轨"方案合理可行;在弧形导台沿TBM步进方向设置上翻梁以及梁下设置钢支撑体系,可保证TBM过站时中板结构的安全;中板结构受TBM荷载影响的范围主要集中在TBM机头作用点前方10m至后支撑作用点间的27m区域内;"弧底导轨"可有效地将TBM自重荷载传递给钢支撑体系和底板,确保中板结构的安全;车站中板内的上翻梁和梁下的钢支撑体系加强了中板结构的整体刚度,减小了变形开裂,保证了TBM过站后地铁车站的安全运营。     

大直径泥水平衡盾构适应性改造技术研究

研究目的:盾构完成一个工程项目后转移到另一个项目应用时,由于工程地质条件发生变化,为增强适应性,应进行相应的改造。为提高盾构设备使用率、降低工程成本、保证施工顺利进行,结合天津地下直径线工程,本文对黏性土层中大直径泥水平衡盾构适应性改造技术进行研究,并结合工程应用情况对改造效果进行分析。研究结论:(1)泥水平衡盾构适应性改造应结合工程地质情况和工程条件来进行,重点考虑刀盘及刀具、主驱动配置、泥水循环系统、冲刷系统的适应性;(2)在刀盘中心区域增加泥水冲刷系统,可有效防止泥饼的形成;(3)根据天津地下直径线工程经验,黏性土层中应保证盾构进泥泵可泵送泥浆密度不低于1.3 t/m3,排泥泵可泵送泥浆密度不低于1.4 t/m3;(4)该研究成果可为大直径泥水平衡盾构在黏性土层盾构选型及改造提供工程借鉴。     

盾构法隧道端头井地层加固方法及其应用研究

研究目的:盾构始发或接收是控制盾构法隧道工程的关键节点之一,鉴于盾构法隧道端头井地层加固风险高、投资大,且近年来由于端头井地层加固处理不当引起的工程事故屡见不鲜,因此需要针对不同的地质条件与加固要求,明确合理的地层加固方式与相应的加固范围,以及环境保护要求相对苛刻条件下的特殊工法。研究结论:通过研究得出:(1)由土体稳定性与止水性要求共同确定的纵向加固长度为盾构机长度与(1~2)倍管片环宽之和,而由土体稳定性确定的加固长度仅需3~4 m;(2)受橡胶老化与密封压力较低的影响,铰链板结合止水橡胶板密封装置的使用受到限制,箱体密封装置由于密封压力高、密封性能可靠且施工便捷,在泥水盾构工程中比较适用;(3)盾构密闭始发装置在风险控制、工期保障、环境保护与循环利用等方面具有明显的优势;(4)盾构密闭始发装置可应用于各类盾构隧道工程,尤其是周边环境控制要求高、不允许进行地面管线改迁的工程。     

青岛地铁1号线过海隧道工程双护盾隧道掘进机应用关键技术

青岛地铁在国内首次采用双护盾TBM(隧道掘进机)技术,实现了硬岩地层地铁区间隧道快速、安全、高效建设.结合青岛地铁1号线过海隧道TBM隧道段的施工实际,采用豆砾石、水泥浆、水泥-水玻璃双液浆复合灌浆材料及环箍分段注浆工艺成套技术,有效地解决了管片成型质量问题.根据近海区域穿越断层破碎带的施工风险,提出了地面精细化控制注浆、超前地质预报等综合技术,保障了施工安全.针对超深竖井垂直提升出渣效率低下的问题,创新性地研发了TBM洞内翻渣技术,其工效较常规方案提高1倍,为复杂条件下TBM高效施工提供了新的方案和思路,具有良好的推广价值.     

青岛地铁1号线过海隧道工程双护盾隧道掘进机应用关键技术

青岛地铁在国内首次采用双护盾TBM(隧道掘进机)技术,实现了硬岩地层地铁区间隧道快速、安全、高效建设.结合青岛地铁1号线过海隧道TBM隧道段的施工实际,采用豆砾石、水泥浆、水泥-水玻璃双液浆复合灌浆材料及环箍分段注浆工艺成套技术,有效地解决了管片成型质量问题.根据近海区域穿越断层破碎带的施工风险,提出了地面精细化控制注浆、超前地质预报等综合技术,保障了施工安全.针对超深竖井垂直提升出渣效率低下的问题,创新性地研发了TBM洞内翻渣技术,其工效较常规方案提高1倍,为复杂条件下TBM高效施工提供了新的方案和思路,具有良好的推广价值.     

盘形滚刀与岩石相互作用研究综述

研究目的:盘形滚刀是一种重要破岩刀具,主要用在掘进机(TBM)、复合式盾构及岩石盾构的刀盘上。研 究盘形滚刀与岩石相互作用对于分析盘形滚刀破岩机理、指导刀盘刀具设计、提高破岩效率与掘进性能及降低 能耗都具有重要的理论意义和实用价值。 研究方法:文献综合分析和研究。 研究结果:扼要分析了隧道掘进机盘形滚刀破岩的基本原理、滚刀的截面形式及几何参数,并就滚刀与岩 石相互作用机理、滚刀破岩力、掘进性能预测等方面,对国内外具有代表性的研究成果进行了综述。 研究结论:指出影响盘形滚刀与岩石相互作用的因素主要有机械因素和地质因素。     

TBM液压系统的隐形因素探讨

影响掘进机施工效率的因素很多,隐形因素往往是看不见的抽象因素。结合陕西省引汉济渭秦岭输水隧洞岭北段使用的海瑞克S-795掘进机工厂监造、预组装、调试等实际情况,对掘进机的液压系统的隐形因素进行收集、分析和总结,有助于提高掘进机的利用效率,以期对为以后掘进机洞内组装、调试、掘进施工提供借鉴和指导意义。     

开敞式TBM在管涔山隧道施工的适应性研究

研究目的:根据朔准铁路穿越管涔山脉的关键控制性工程—管涔山隧道,受地形条件控制,不宜采用斜井,从而需对该隧道采用开敞式TBM施工的适应性进行研究。研究方法:结合隧道的地质、长度、断面、场地、运输组织等条件,研究TBM的适应性、施工方案、施工工期及施工风险。研究结果:管涔山隧道具备实施开敞式TBM条件。研究结论:(1)开敞式TBM能够适应管涔山隧道施工。(2)管涔山隧道可以采用TBM洞外组装、软岩地段矿山法施工、步行进洞后掘进施工方案或TBM洞内组装、直接掘进、软岩地段矿山法施工方案。(3)采用开敞式TBM施工最短工期为42.5月。(4)虽然可以采用开敞式TBM施工,但仍然存在一定的风险。     

庆春路过江隧道黏土地层盾构掘进方案及存在问题探讨

主要介绍了杭州庆春路过江隧道泥水平衡盾构施工过程中黏土地层的掘进方案,对存在的问题进行了分析,并提出了相应的解决方案。实践证明,通过采取相应的措施可提高施工效率,降低施工风险。     

某跨海地铁隧道总体技术方案研究

跨海隧道由于其工程环境的特殊性,施工过程往往风险高、难度大,为在项目前期尽快稳定总体技术方案,确定科学、合理、经济、安全的施工方法,为工程的推进及后续阶段决策创造条件,以厦门地铁3号线超长跨海区间为例,采用对比分析法,从地质、工期、造价等方面研究工程总体方案,并结合施工风险、疏散救援等对不同方案断面深入分析,得出最优方...     

装配整体式盾构管片结构 及力学性能研究

传统盾构隧道管片由预制管片和螺栓连接而成,需要依靠围岩荷载才能形成稳定的结构体系。接头的存 在也会造成管片结构整体刚度偏低、抗变形能力减弱,影响隧道结构的安全性和耐久性。本文提出一种装配整体 式盾构隧道管片结构,该装配整体式管片由预制 T 型管片和叠合区混凝土组成。盾构施工阶段进行 T 型管片拼装, 隧道洞通后采用喷射或现浇方式进行叠合区混凝土施工。基于 ABAQUS 软件对比分析装配整体式管片和传统管 片的力学性能。结果表明：在施工阶段,装配整体式管片和传统管片的内力相近,但装配整体式管片的变形稍 大。当隧道附近有基坑开挖时,T 型管片与叠合区混凝土共同承担隧道荷载,叠合区混凝土刚度大,对 T 型管片 具有保护作用,并且装配整体式管片的后期变形小于传统管片,表现出更好的整体性和抗变形能力。装配整体式 盾构隧道管片结构适用于非均质或大变形地层,且能更好地应对邻近施工和邻近穿越等工况,可为盾构隧道工程 建设提供新的技术方案。     

重庆轨道交通6号线敞开式全断面岩石掘进机施工过站方案研究

介绍重庆轨道交通6号线一期工程敞开式全断面岩石掘进机(TBM)试验段的工程情况.结合敞开式TBM的机型特点和总工期要求,综合考虑TBM施工段所经过的区间及车站施工的具体情况,提出了敞开式TBM在城市轨道交通工程施工中掘进过站、步进过站以及步进通过车站中板的过站方案,保证TBM在站内能不停机、不等待、快速施工、顺利过站,...     

铁路长大隧道工程施工工期分析与测算

在铁路工程建设中,长大隧道工程是控制和影响铺轨架梁工程正常开展的控制性工程,长大隧道的施工工期直接决定着建设项目的工期。所以,对长大隧道工程的施工工期进行分析与测算,是合理确定建设项目工期的一项重要工作。此文以某铁路隧道工程采用钻爆法和掘进机（TBM）施工为例,根据设计人员提供的资料和信息,对所需的施工工期进行分析与测算,为编制施工组织设计和提高编制质量奠定基础。     

盾构隧道施工引起的地基土超孔压特性模拟与分析

考虑盾构机盾壳与自重、开挖面正面推力、盾尾空隙、千斤顶推力和同步注浆等因素,利用有限元软件模拟研究了盾构施工过程引起的周边土体超孔压,并与实测值进行对比分析,以此验证了模拟方法的可靠性。基于单层软土、中等埋深条件下的盾构施工有限元模拟,分析了超孔压随施工过程的分布特性。研究表明,施工过程中周边土体的超孔压变化明显,随着盾构机的推进先不断增大,盾构机头到达或盾尾脱出时达到最大,盾构机离开后又逐渐减小。软土层中125 d后隧道四周超孔压的衰减率约为92%。     

小直径TBM施工有轨运输技术

小直径隧道掘进机(TBM)施工中,其出渣方式及运输设备的选型配套直接制约着工程进度。结合那邦水电站引水隧道TBM施工实例,对小直径TBM施工有轨运输的轨道系统设计、运输车辆选型、设备配置组合情况进行了详细阐述。     

浅谈锦屏电站引水隧洞TBM施工测量方法

锦屏二级电站1号引水隧洞采用TBM施工,配置有PPS激光导向系统,可实时监测TBM确切位置和掘进方向,为操作手提供TBM掘进方向与隧洞设计轴线之间的位置关系。根据PPS系统的定位原理,掌握PPs在TBM在掘进过程中产生偏差的原因,采取相应措施实施纠偏,可保证TBM掘进后隧洞实际轴线在设计允许的偏差范围之内,实现精确贯通。