液压式盾构/TBM主机平移-空推集成装置的研制

研究目的:目前,隧道掘进机平移与空推工艺多采用不同装置分步完成,装置安装耗时费力,严重影响项目施工进程,且国内外没有可同时解决掘进机主机平移和空推的工法或装置。本文研制了一种基于液压的盾构/TBM主机平移-空推集成装置,将平移与空推工序合一,可极大提高工程施工效率,实现荷载600 t盾构/TBM主机连续移位。研究结论:(1)利用液压力驱动液压马达实现装置移位和驱动轮90°转向,实现了平移与空推工艺集成;(2)多轮系和从动轮碟簧设计可优化载荷分布,从动轮选用自润滑推力关节轴承使装置可适应一定倾斜度和不平度,提升装置运行平稳性;(3) 600 t荷载下,利用聚氨酯包敷于钢轮外的复合轮设计减小了轮系与地面接触应力,降低地面要求;(4) ANSYS仿真分析表明承载台架满足强度要求;(5)目前该装置已成功应用于青岛地铁8号线项目,缩短工期20 d,填补了国内外技术空白,应用前景广阔。     

南昌地铁砾砂层渣土改良技术试验研究

随着土压平衡盾构的广泛推广和应用,其地层适应性也越来越强,但盾构机在一些特殊地层中掘进时,渣土无法满足盾构施工对渣土流塑性的要求,易造成刀盘结饼、掌子面压力不稳定、刀盘磨损严重等问题。泡沫渣土改良技术是保证施工安全、顺利进行的关键技术之一。本文针对两种工程现场常用的泡沫进行泡沫基础性能试验,并以南昌地铁3号线盾构区间为工程背景,针对该区间砾砂地层进行改良渣土坍落度试验,对不同注入率和不同发泡剂的改良效果进行分析。研究发现,两种泡沫剂的建议使用浓度为3%;渣土流动性随泡沫注入率的增大而提高。在试验所用土样条件下,建议施工时使用的泡沫注入率为20%~30%。     

上软下硬地层盾构隧道围岩应力释放率研究

为解决盾构隧道在上软下硬地层中掘进时开挖面应力释放率难以确定的问题，基于一种既有的体积损失率迭代求解应力释放率的方法，依托广州地铁21号线盾构穿越上软下硬地层实际工程，通过数值模拟研究掌子面不同软硬岩比例、不同埋深条件下的应力释放率变化趋势，并结合现场实测资料进行对比分析。研究结果表明： 1）在盾构隧道掘进穿越上软下硬地层分界面的过程中，围岩的初次应力释放率范围基本保持在24%~36%，且随掌子面硬岩比例的增加呈线性增加趋势； 2）相对于围岩条件而言，埋深对应力释放率的影响更小。此外，在盾构隧道穿越上软下硬地层的全过程模拟中，根据围岩变化情况随不同开挖步动态调整应力释放率这一做法较全程取一固定应力释放率值更为合理。     

复杂城市环境泥水盾构泥浆绿色处理技术分析

泥水平衡盾构法修建隧道,在施工阶段会产生大量的废浆,如果废浆没有得到科学、妥善的处理,对环境的污染是无法估计的。本文以新建京张高铁清华园隧道工程为依托,结合在城市复杂繁华地区施工场地狭小、泥浆处理难度大等工程难题,对盾构掘进产生的废弃泥浆绿色处理技术进行了适应性研究,分析了综合处理之后泥浆循环利用的应用效果。泥水处理设备、压滤设备及离心设备相结合的泥浆综合处理技术,有效地实现了盾构施工"零排放",为今后类似施工条件的工程提供了技术参考。     

不同防护措施下盾构下穿施工对既有桥梁 结构物的影响研究

当盾构隧道近距下穿铁路桥梁结构物时,为保证既有铁路桥梁的运营安全,工程中通常采取一定的加固防护措施来控制铁路桥梁结构物的变形。文章以洛阳轨道交通1号线盾构隧道下穿东北联络线特大桥工程为背景,利用有限元软件ANSYS对既有铁路桥梁结构物的加固防护措施进行对比分析。研究结果表明,盾构掘进过程中其最大影响位移可能出现在施工过程中而并非完全贯通后;采用注浆加固与隔离桩防护措施对控制桥梁墩台及桩基位移均可取得一定的效果,但不同方向的控制效果存在较大差异,而且两种工法在控制位移的效果上也略有差异。     

基于岩体指标和掘进参数的TBM净掘进速率预测模型

净掘进速率是TBM施工速度的主要评价指标,与围岩物理力学性质、TBM掘进参数之间存在一定相关性。文章以兰州水源地建设工程输水隧洞双护盾TBM施工为背景,基于现场实测数据,选择岩石单轴抗压强度、抗拉强度、变形模量、泊松比、岩石耐磨性CAI值等岩体指标,以及刀盘推力和刀盘转速等掘进参数,进行TBM净掘进速率与有关影响参数之间的单因素相关性分析,得到相应拟合公式;基于TBM净掘进速率与岩体指标、掘进参数之间的相关性,利用多元非线性回归方法建立了TBM净掘进速率预测模型。通过将兰州水源地建设工程输水隧洞实测TBM净掘进速率和预测结果进行对比,验证了TBM净掘进速率预测模型的合理性。研究结果表明:(1)在复杂的多种地质条件下,TBM净掘进速率与岩石单轴抗压强度、抗拉强度、变形模量、岩石耐磨性CAI值、刀盘推力以及刀盘转速呈负相关关系,与泊松比呈正相关关系;(2)干湿状态对岩石耐磨性CAI值有一定影响,饱和状态下岩石耐磨性CAI值与TBM净掘进速率之间的相关性更显著;(3)建立的多元非线性回归预测模型,预测精度较高,可为相似地质条件下TBM净掘进速率估算提供参考。     

海底盾构隧道孤石爆破预处理关键技术

文章针对基于孤石形状、分布位置的随机性及其高强度,盾构机无法直接掘进通过这一工程难题,在前期物探及钻孔验证的基础上,对钻孔参数和爆破方案设计进行了分析;通过采用对临近隧洞爆破震动跟踪监测和爆破后炮孔取芯验证的方法,总结出了一套针对海底盾构区间孤石爆破预处理的施工方法.     

海相饱和软土地层盾构管片开裂分析及处治

管片是盾构法隧道施工中的重要装配构件,影响到隧道施工及后期运营的安全性。文章以宁波轨道交通1号线世纪大道-海晏北路区间隧道管片为对象,分析了在海相高流变饱和软土地层修建盾构隧道过程中管片开裂的现象及规律,并结合数值分析揭示了管片开裂部分原因,提出了控制管片开裂的相应措施,可为类似地层条件下的盾构掘进及管片开裂处治提供参考。     

复合盾构刀具布置分析与研究

复合型盾构施工中,直接与岩土体接触的刀盘,其上刀具的布置是否合理直接影响盾构施工的顺利进行和施工成本。文章从复合盾构刀具布置的基本原则出发,指出了复合盾构滚刀刀间距的布置方式,利用等磨损原则分析了复合盾构刀具布置不同半径上每条轨迹应布置的刀具数量,阐述了不同刀具的螺旋曲线布置方法,并利用实例验证了利用该方法布置复合盾构刀具的合理性。     

上海市道路隧道结构设计标准综述

通过调研和总结上海已建15座盾构隧道的设计资料,对现有隧道存在的病害进行了归类分析,提出了隧道病害的预防与治理措施;对明挖段的围护设计选型、结构工程规模和盾构隧道几何设计参数进行了统计分析,提出了明挖接线段围护结构选型及插入比的建议,明确了明挖结构的计算模型和计算参数;对已建盾构隧道的埋深、最小曲线半径、最小线间距、最大坡度等几何参数进行了详细分析,总结出了工作井平面尺寸的确定方法和盾构进出洞的关键技术。