泥水盾构长距离砂卵石地层穿河施工中不换刀技术

针对沈阳地铁9号线一期土建工程泥水平衡盾构在砂卵石及黏土地层中下穿500 m宽浑河隧道工程,对可能遇到的刀盘刀具严重磨损及结泥饼现象进行了预判,通过对地质颗粒成分组成及浑河水位变化情况进行分析研究,优化创新了刀盘结构形式和刀盘刀具耐磨设计,增强了环流系统泵送能力,改进了防结泥饼冲刷管路设计,再辅以施工辅助技术,不但实现了泥水盾构在该工况下不结泥饼和不换刀,还节约了施工成本。该技术的成功运用可为今后类似工程提供参考。     

泥水盾构在长距离砂卵石地层穿河施工中的不换刀技术

针对沈阳地铁9号线一期土建工程泥水平衡盾构在砂卵石及黏土地层中下穿500 m宽浑河隧道工程,对可能遇到的刀盘刀具严重磨损及结泥饼现象进行了预判,通过对地质颗粒成分组成及浑河水位变化情况进行分析研究,优化创新了刀盘结构形式和刀盘刀具耐磨设计,增强了环流系统泵送能力,改进了防结泥饼冲刷管路设计,再辅以施工辅助技术,不但实现了泥水盾构在该工况下不结泥饼和不换刀,还节约了施工成本。该技术的成功运用可为今后类似工程提供参考。     

砂卵石地层泥水盾构泥浆配制及渗透试验研究

研究目的:本文以北京地下直径线盾构隧道为工程背景,针对北京砂卵石地层大直径泥水盾构泥浆的配制及成膜问题,采用室内试验研究泥浆特性的影响因素,从泥浆渗流量、孔隙水压力、泥膜抗渗性及渗透距离方面对试验泥浆的作用效果进行分析和评价。研究结论:(1)泥浆添加剂宜采用聚丙烯酰胺、正电胶干粉和羧甲基纤维素钠的组合形式;(2)配制的红色改性钠膨润土泥浆,对开挖面的稳定和渣土运输方面的作用效果显著,但泥浆形成泥膜的时间并不明显;(3)华北油田Ⅲ型泥浆能够快速地封堵地层的孔隙,降低水的滤失,所形成的泥膜抗渗性较好,是北京砂卵石地层泥水盾构最理想的泥浆类型;(4)本研究结果可对类似的砂卵石地层泥水盾构工程施工提供一定的参考及借鉴。     

刀盘中心体泥饼成因及其防治对策

武汉轨道交通8号线越江隧道采用直径12.5 m的泥水平衡盾构机,针对该盾构机在徐家棚站~黄浦路站区间掘进过程中遇到的刀盘多次结泥饼的现象,结合刀盘、刀具、地质、冲刷等方面,逐一进行了分析或试验,在充分论证的基础上,制订了一揽子解决方案,综合专业厂家及专业队伍的力量将其付诸实施,已取得明显成效,可供类似工程参考和借鉴。     

全黏土地层泥水盾构环流系统泥浆处理关键技术研究

不同盾构工程对泥水系统的处理能力有不同要求,通常盾构直径越大、掘进速度越快,对泥水处理能力要求越高。在大直径盾构的施工中,若要全断面对膨胀性黏土地层进行穿越,那么就很容易产生大产量且难以分离的泥浆,还会使黏土块在刀盘上黏附,此外,也会产生排泥系统的堵塞等问题,施工效率也会被以上问题所影响。针对扬州瘦西湖工程地质特性,针对环流系统施工面临问题,对冲刷、环流系统进行改进,对盾构穿越泥水进行计算,并提出保证泥浆处理采取的各种措施,保证了超大直径泥水盾构穿越全黏土地层顺利实施。     

天津西站至天津站地下直径线工程盾构隧道主要施工技术

1研究目的和内容1.1研究目的天津西站至天津站地下直径线工程(简称天津地下直径线)是国内第一条在软土地质条件下采用大直径(11.97m)泥水盾构施工的城市地下铁路客运专线隧道,盾构隧道全长2146m,途经红桥、南开、河北3个城区,穿越海河、南运河、狮子林桥、金钢桥、慈海桥及     

高黏度泥岩中盾构掘进 综合技术研究

武汉地铁6号线十标琴台站～武胜路站区间是联系汉阳和汉口两个主城区的关键纽带,并下穿汉江。该区间盾构下穿汉江段具有地层复杂的特点,其开挖断面有强风化、中风化、微风化泥岩,泥岩矿物中黏土矿物含量高,这导致了在盾构掘进过程中刀盘易结泥饼,且由于微风化泥岩存在,进一步加剧了已结泥饼的刀盘的磨损,严重影响盾构掘进。本文以此为依托背景,针对在高粘度泥岩土层中掘进时遇到的掘进参数恶化、刀盘过载跳停、仓压波动大等问题,采取了泥岩的X衍射实验报告分析和电子显微镜分析其组成成分等一系列手段,并结合整个施工过程系统地分析了这些问题产生的原因;之后在实验基础上提出了一套关于泥水平衡盾构施工的物理方法+化学方法的高效组合方法,比如增加刀盘面部冲刷和优化泥浆的流变特性等。实践证明,这些措施有效的提高了掘进速度并节约了很多费用,这对类似盾构施工工程提供了一定的参考价值。     

辅助气压模式超大盾构掘进防泥饼及风险控制

随着超大直径盾构在软硬复合地层的广泛应用，刀盘刀具结泥和刀筒内部积渣问题较为突出。本文结合深圳春风隧道超大直径泥水盾构穿越F9断裂带糜棱岩-板岩地层，分析了掘进过程遇见的主要问题，通过采取辅助气压模式掘进，同时辅以严格控制泥浆指标、加大环流流量和刀盘中心冲刷流量、加强刀具管理以及分阶段洗仓、高压水刀冲洗溜渣口等手段，消除了泥饼的不良影响，并提出控制辅助气压模式掘进风险的措施，保证了较稳定的掘进状态，为后续类似工程提供一定的参考。     

泥水平衡盾构隧道下穿海河引起河底沉降的数值分析

以天津地下直径线泥水平衡盾构隧道下穿海河为工程背景,采用有限元软件建立数值计算模型,对河底加固前后盾构隧道下穿海河引起的沉降进行了数值分析。结果表明:盾构隧道下穿海河过程中隧道上覆土层沉降沿横向近似呈正态分布,盾构施工横向影响范围为30 m;隧道上覆土层沿纵向的沉降可划分为盾构接近、盾构下穿和盾构离开3个阶段;河底采取注浆加固措施可以有效控制上覆土层的沉降。现场实施效果表明该注浆加固措施切实可行。     

天津西—天津站地下直径线工程安全风险管理

天津地下直径线工程是铁道部和天津市的重点工程,是我国第一条在类似工程地质条件下采用大直径泥水平衡盾构在城市中心区域施工的大断面地下铁路隧道,沿线风险点多、风险等级高,安全风险不容忽视。从风险因素识别、风险评估、风险对策及实施等方面进行分析,总结相应风险控制管理措施。     

富水含砂软土地层轨道交通盾构选型及施工效果

苏州轨道交通2号线盾构隧道主要穿越黏土、粉细砂土层,地下水位较高,选择合适的盾构机形式是实现洞通的关键。通过参考国外选型经验及国内盾构选型状况,根据2号线的工程地质和水文地质条件,结合其工程特点,按照"安全性、适应性、经济性、环保性"的原则,对加泥式土压平衡盾构和泥水平衡式盾构这两类型盾构进行比选,确定2号线区间隧道使用土压平衡盾构,最终成功穿越运营城际铁路风险较大的工程,未发生重大安全事故,并按计划顺利实现洞通节点目标,相关经验可供类似工程参考。     

复杂地质海底隧道设计

研究目的:台山核电海底隧道工程是我国首条盾构海底隧道,隧道外径9 m,穿越中风化岩层、软土、砂层及土石交界面,地质条件复杂且位于海底。主要工程特点:大直径、长距离、复杂地质条件下盾构施工。存在难点包括:隧道工法选择、纵断面设计、结构设计、盾构选型及刀盘设计、盾构穿越土石分界及孤石群处理方案。通过理论分析研究和工程类比,确定安全合理设计方案。研究结论:(1)本工程海底隧道设计采用复合式泥水平衡盾构,钻爆法结合盾构法施工,通用管片+二次衬砌的复合式衬砌模式,能有效解决复合地层长距离水下掘进难题;(2)复合式盾构刀盘设计、水下孤石爆破处理能有效地解决盾构在土石交界面掘进高风险、低效率的难题;(3)通过实践证明本工程设计能有效地解决海底隧道相关技术难点,施工风险得到有效控制,可为今后同类工程及海峡隧道研究建设提供借鉴。     

饱和粉细砂地层中泥水平衡盾构施工泥浆配制室内试验研究

在高渗透性富水饱和粉细砂地层中进行泥水平衡盾构施工时,确定合理的泥浆参数是保障盾构前方泥膜质量的关键。本文以膨润土、羧甲基纤维素钠及纯碱为试验材料,采用交叉设计方法制备了30个试样,通过室内泥浆配比试验,得到了不同配比下泥浆试样的相对密度、黏度及失水量,分析了不同材料配比对泥浆参数的影响,并结合现场盾构隧道试验段出渣量确定了最佳泥浆配比。     

狮子洋隧道盾构段掘进工程单价分析

大直径复杂地质盾构隧道目前尚未有成熟造价标准,一般市政定额不能全面反映造价水平。狮子洋隧道是国内首座泥水平衡盾构穿越长距离基岩复合地层的隧道,通过研究狮子洋隧道掘进过程中施工方案,结合现场实际测定情况,总结分析了掘进工程的工、料、机消耗,提出了其掘进工程的单价分析,并与广东省市政盾构定额进行对比分析验证。盾构机在复合地层进行长距离掘进时,施工工效较低、设备维修量大,需多次更换刀盘、刀具、排浆泵、盾尾刷等,主要材料消耗明显高于在软土地层中掘进。     

穿越湘江地层裂隙密集区域大直径泥水平衡盾构掘进参数控制

依托长沙市南湖路隧道工程,统计分析了大直径泥水盾构穿越地层裂隙密集带的掘进参数,并从理论方面分析参数变化的原因,最后对盾构穿越地层裂隙密集带掘进参数进行了控制。研究结果表明：地层裂隙密集带内裂隙的存在和不均匀分布导致岩体的整体性下降,强度降低,从而使得泥水盾构的总推力值和刀盘扭矩值降低;刀盘每转切深值参差不齐;泥水损失量比较大,裂隙密集区域内的泥浆损失量比正常区域内的大78％左右。在穿越地层裂隙密集区域时,盾构机应提高盾构总推力,防A：．2／盘每转切深的减小,从而使盾构机快速穿越裂隙带;增加泥水进浆量,弥补泥浆的损失,以保证掌子面的稳定性。这对今后泥水盾构越江穿越裂隙密集区域时掘进参数的控制有一定的指导意义。     

基于离散元法的不同掘进条件下盾构刀盘受力分析

参数的设置对于盾构掘进施工具有重要意义,一般需根据土层情况和盾构机性能综合考虑施工过程中的掘进速度和刀盘转速。本文以武汉地铁12号线科普公园至丹水池区间越江隧道泥水平衡盾构施工为依托,采用离散元数值模拟方法,在PFC3D软件中参照实际参数构建土层和盾构机模型,模拟盾构机掘进过程,研究不同土层参数、掘进速度和刀盘转速条件对刀盘受力的影响规律。结果表明,土层参数对刀盘受力和挖掘效率影响较大,刀盘受力与掘进速度呈正相关,而与刀盘转速呈负相关,进而与贯入度呈现负相关,这一规律主要与刀盘对土体的挤压和切削效应有关;在施工过程中调整掘进参数时应保证掘进速度和刀盘转速的平衡。     

北京铁路地下直径线盾构选型

研究目的:通过对盾构选型的研究,为类型工程的盾构选型提供参考,掌握盾构选型的关键技术。研究方法:分析了北京铁路地下直径线的工程地质及水文地质;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、与粘土含量的关系、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。研究结果:通过对不同类型盾构的分析,完成了适应于北京铁路地下直径线工程的盾构选型,并对盾构施工的关键技术进行了探讨。研究结论:通过对工程地质及水文地质的分析,得知北京铁路地下直径线工程最适合使用泥水盾构施工。     

超浅埋大直径盾构穿越海河的设计施工关键技术

以天津地下直径线超浅埋大直径盾构下穿海河工点为实例,对穿越施工的海河河底安全防护技术、大直径泥水盾构先进施工技术、洞内二次深孔加强注浆技术、海河河床的自动化监测技术、隧道安全保护技术等进行论述,对类似工程具有一定参考价值。     

京张高铁清华园隧道复合地层盾构机械配置研究

依据清华园隧道盾构区间的隧道参数和工程地质条件,分析盾构机刀盘和刀具对卵石土、砂、粉质黏土互层的适应性。从地层渗透系数、颗粒级配、地下水压、周边环境影响、隧道规模等方面进行综合考虑,选取泥水平衡盾构作为最终选型。考虑到刀盘跨度较大和中途换刀对盾构稳定性的影响,结合渣土特性和既有工程经验,决定采用辐条面板式刀盘,并确定了开口率和开口尺寸;此外,还给出了以切削型为主且可常压更换的刀具配置方案。最后简要介绍了常压换刀的技术流程和泥水环流系统的设计方案,总结了卵石土、砂、粉质黏土互层的盾构机械配置方案。     

北京地下直径线工程综合施工技术

<正>1工程特点北京地下直径线工程是目前我国在大城市中心区修建的第一条双线电气化铁路长大隧道,是在国内同类地质条件下第一条采用直径12.04m泥水盾构施工的隧道,其5.2km的掘进长度是北京市盾构施工独头掘进最长的隧道,也是北京市第一个进行全线风险评估的地下工程。北