孤石与基岩爆破处理对泥水盾构掘进参数的影响分析

为有效降低海底复杂地层中盾构开挖范围内遇到的孤石或基岩突起对盾构刀具的损坏程度,降低施工风险和提高施工效率,以台山核电站1#、2#海底取水隧洞工程为依托,采用钻探和物探的方法确定孤石和基岩的分布规律,并制定陆地和海面钻孔爆破处理方案。通过对孤石群和基岩段爆破前后盾构掘进过程中的掘进速度、每环掘进时间、掘进推力等掘进参数进行对比分析可知： 1）爆破后基岩段盾构掘进速度提高了约68.2%,平均每环掘进时间节省了约45.1%,平均掘进推力降低了约11.5%; 2）孤石群爆破段与正常掘进段盾构参数基本一致; 3）孤石群和基岩爆破达到了预期效果,消除了基岩突起和孤石群对盾构掘进的威胁,保证了盾构掘进的顺利施工。     

水下盾构隧道硬岩处理与对接技术

为了对盾构隧道(尤其是水下盾构隧道)施工中遇到的特殊地层的处理方法进行总结,特别是阐明水下盾构对接施工的关键技术,以借类似工程参考。结合目前盾构隧道施工实践,分析在软硬不均地层、孤石地层、卵砾石地层中利用盾构法修建隧道的主要问题和困难,相应地提出了一些基本措施和技术对策。结合台山核电站取水隧洞(位于海域中)盾构施工中遇到的微风化花岗岩硬岩(最高强度达197 MPa)和球状风化孤石,提出了水下爆破法和冲击钻冲孔2种方法进行基岩突起和孤石处理,盾构顺利通过该基岩段,没有进行刀具更换。结合3次穿江越洋的狮子洋盾构隧道的水下对接(国内首次)问题,分析总结了"相向掘进、地中对接、洞内解体"的关键技术,对接非常成功,对接点的围岩相对稳定,精度符合要求。     

侵入盾构隧道基岩地面钻孔地下爆破预处理及效果检验技术

基岩侵入隧道是盾构施工中经常遇到的问题。为解决盾构区间基岩突起并保证预处理效果达到盾构机顺利通过的要求,在前期物探及钻孔验证的基础上,结合现场实际情况,采用地表钻孔地下爆破的方法对不同的岩层厚度选择不同的炮孔间距及装药量。爆破后,采用高密度电法和钻孔取芯相结合的方法验证了基岩预处理效果。结果表明： 基岩破碎效果良好,实测芯样最大长度为42 cm,97.4%的芯样长度均在30 cm以内,说明采用地面钻孔地下爆破处理基岩突起的方法是可行的,能够满足盾构顺利通过的要求;应用高密度电阻率法对破碎效果进行连续监测,提出了一些合理化建议,以期为今后类似城市地铁工程施工提供参考。     

盾构穿越花岗岩球状风化孤石群的施工关键技术

为解决盾构穿越孤石群地层的难题,对花岗岩风化孤石的形成机制及盾构穿越孤石群产生的地面沉降、姿态控制、设备安全的风险进行研究,并分析传统孤石处理方法在孤石群地层中运用的局限性。主要结论如下:1)盾构穿越孤石群施工应系统考虑孤石预处理、掘进和开舱换刀方案;2)采用地下隐蔽岩体爆破技术对孤石进行爆破破碎后能降低盾构掘进风险,并且盾构通过期间须严格控制掘进参数;3)采用压密注浆改良刀盘周边地层,盾尾止水和舱内制作泥膜措施辅助带压进舱,能提高开舱成功率,解决刀具更换的问题。     

盾构隧道穿越岩溶地段孤石群处理技术与应用

以长沙某盾构隧道为例,分析了该隧道孤石的形成机理和分布规律,讨论了盾构穿越孤石地层的难点和风险,对比了孤石的多种探测方法,介绍了孤石破除的主要方法和工程中采取的措施;通过对比不同孤石处理方法及其实际施工效果,得出一定的经验总结,为其他盾构隧道穿越孤石群提供参考.     

不同孤石处理方法对盾构掘进参数影响的研究

以厦门市轨道交通一号线集美中心站-诚毅广场站区间隧道工程为依托,针对该区间隧道中含有大量孤石群的特殊地层,分析了全回旋转机、旋挖钻机、冲击钻孔机以及爆破法处理孤石的适用条件,获得了全回旋转机、旋挖钻机、冲击钻孔机以及爆破法处理孤石段所对应的盾构推进速度、总推力、刀盘扭矩、土仓压力等掘进参数的变化规律。     

盾构掘进破坏孤石诱发地层塌陷的灾变机制研究

孤石地层因勘察、施工处理困难,使得隧道穿越该地层时面临风险。针对因盾构掘进破碎孤石后造成地层空洞,并最终引发地层塌陷的现象,利用研发的随机多边形生成方法,在离散元软件PFC2D中建立隧道孤石地层开挖模型,研究隧道掘进破碎孤石诱发地层塌陷的灾变机制及其影响范围。研究结果表明： 根据孤石所在不同方位可以定性判断地表突然塌陷位置; 当孤石粒径大于临界粒径或隧道埋深小于临界埋深后,孤石切削不当将引发地层塌穿型坍塌; 在相同孤石粒径时,孤石形状的改变对地层位移影响甚微。     

不同地质条件下盾构工程孤石处理工艺及实例

花岗岩风化土中存在的球状风化核,俗称"孤石",其埋藏分布及大小是随机的,且形状各异,直径从几十厘米到几米,岩石单轴抗压强度可以达到200 MPa以上。为解决盾构在存在孤石的花岗岩残积层中掘进时面临的极大施工风险,通过分析珠三角地区及台山盾构隧道工程的孤石处理工艺方法,总结各项目孤石处理的成功经验和失败教训,得出不同地质条件和不同工况条件下有效的孤石处理技术,这些处理技术包括:地下深孔爆破,冷冻、地面冲孔和人工挖孔,地表注浆以及盾构直接切削。     

马骝洲隧道海底孤石探测与钻爆处理

马骝洲过海隧道采用盾构机施工,穿越地层存在隐伏孤石。采用地震散射新技术对孤石进行探测,获得了隧址区岩土介质三维波速分布。发现波速高于2 400 m/s与隧道有关的孤石25处,其中9处直径3 m以上。隧址区施工了2 426个钻孔对孤石进行验证和钻孔爆破处理,保证了隧道的施工安全。实践表明,以物探技术为先导,配合钻爆处理,是解决盾构施工中孤石威胁的经济、有效手段。     

电力隧道盾构区间基岩预处理爆破施工技术研究

以电力隧道盾构施工为研究对象，针对复合地层内开挖断面局部存在高强度基岩、盾构自身刀具无法有效破岩施工的难点，且在施工线路周边存在现状民用建筑的情况下，通过采用预爆破处理方案解决了盾构施工中基岩顶进困难的问题，方案中的爆破剂量、间距、起爆网路和安全防护措施保证了爆破施工的安全，并减少施工过程中的风险。     

花岗岩风化残留体地震法探测应用研究

花岗岩风化残留体会给城市地铁盾构施工带来极大的风险,为保证盾构在存在残留体的地层中顺利掘进,需提前探测出其在隧道沿线的分布情况。较之传统的钻探探测方法,地震法探测具有环境干扰小、效率高、覆盖范围广且成本低廉的优势。文章针对南方地区花岗岩地层特征及城区环境特点,对目前常用地震探测方法的适用性进行了试验研究,认为浅层地震反射法对于孤石探测是行之有效的,采用横波探测可以提高探测准确度。所得出的结论可供以后孤石探测工作参考借鉴。     

盾构过上浮基岩、孤石预处理对策

以深圳地铁5号线宝翻盾构区间为例,介绍盾构机顺利通过孤石和基岩区的预处理对策。根据设计地质资料,从盾构施工前加密地质补勘入手,摸清对盾构机掘进存在风险的孤石、上浮基岩等详细参数,然后根据盾构的性能及以往类似地质的经验教训,在本区间依次采取调线调坡绕过、加固处理后通过、控制盾构机参数直接通过等方法,盾构掘进过程中没有发生一起非计划停机,有效保证了工期,在5号线全线施工中起到了示范作用。     

盾构法与浅埋暗挖法结合修建地铁车站施工过程动态数值分析——以北京地铁4号线为例

为避免车站和区间盾构隧道施工在"时空"方面的矛盾,充分发挥盾构的使用效率,同时减少车站施工中管线迁改、拆迁、征占地、交通倒改等工作,可采用盾构法与浅埋暗挖法结合修建地铁车站。以北京地铁4号线暗挖车站建设为背景,采用FLAC 3D软件对采用盾构法与浅埋暗挖法结合修建地铁车站的施工过程进行动态模拟分析。分析结果表明:施工过程中管片结构及周围环境均处于安全状态,工程风险可控。     

广州地铁盾构隧道建设期碳排放强度与减排潜力研究

为合理量化地铁盾构隧道建设的碳排放水平并测度其减排潜力，采用LCA方法开展地铁盾构隧道建设阶段碳排放评价工作，并结合实际工程数据进行碳排放强度和水平量化分析； 同时，基于情景分析法从推广绿色建材及清洁能源等角度探究其减碳潜力。研究结果表明： 单环预制管片碳排放强度约为7.1 tCO2e/环，而单位地铁盾构隧道建设碳排放强度约为1.1万tCO2e/km； 其中，建材及预制管片生产、运输及盾构施工和安装等过程占比分别为72.7%、1.9%和25.4%。若通过提高再生建材和优化能源结构，年均碳排放量下降约6%，但碳排放量累积可达约13 MtCO2e（2022—2035年），与2020年全国城市轨道交通运营排放基本持平。     

盾构法T接隧道结构受力现场试验研究——以宁波轨道交通3号线联络通道为例

为了了解盾构法T接隧道在施工过程中主隧道外部的荷载以及响应，以国内第一条使用机械法施工的联络通道--宁波轨道交通3号线为背景进行研究。本文通过研究施工过程中的施工工况节点，现场监测主隧道结构的外荷载、收敛变形并计算结构内力，得到在整个施工过程中主隧道的结构响应及其变化规律。通过本文的研究，可以得出以下结论： 1）施工过程可依据外部荷载和结构体系进行划分工况，各工况具有明显的不同响应； 2）始发端和接收端的内力变化主要受到盾构顶力和外部注浆荷载的影响，且主要影响切削侧，切削过程中的内力增量在10%～20%，注浆压力影响的增量部分达到了50%； 3）各环及内支撑轴力增量在200 kN以下，破洞位置导致的轴力损失可以由其余位置共同承担，不需要特殊的破洞阶段超载设计。     

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。     

水压光面爆破在老格山隧道开挖中的应用

为解决云南地区灰岩隧道溶蚀破碎严重,开挖爆破超挖、补炮次数较多,爆破后粉尘体积质量较大,洞内空气质量不佳,影响作业人员身体健康等难题,在隧道开挖掘进施工中引入水压爆破,在炮眼一定位置处注入一定量的水,炮孔采用特制炮泥进行堵塞。通过工程实践总结,调整光面爆破钻爆参数,得到最佳爆破效果,有效地降低了粉尘体积质量,改善了洞内空气质量,提高了光爆效果和开挖循环进尺,相较于常规爆破有较大的优势。     

液氮冻结二次加固在富水软弱地层小盾构接收中的应用与实测

为研究富水软弱地层盾构工程单独使用水泥土加固难以解决涌水涌砂的问题,以秦淮-滨南220 kV线路盾构隧道“K4”井盾构接收工程为背景,对已有化学加固的盾构端头采用液氮垂直局部冻结进行二次加固封水,提出盾构接收时冻结实测应满足的条件,进行冻结实测及温度发展规律分析。实测表明： 1）水化热影响下,冻结壁平均发展速度为81.9 mm/d,为正常液氮冻结速度的55%~68%,为常规盐水冻结速度的3.2倍; 2）液氮冻结的冻结壁平均温度为常规盐水冻结的3倍; 3）液氮冻结工期为常规盐水冻结的1/3~1/2; 4）维护冻结期间液氮消耗量为积极冻结期间的1/3便可维持冻结壁温度。利用液氮快速冻结进行二次加固封堵涌水能有效保证工期,避免事故的发生。