盾构泡沫剂的性能指标测试与分析

目前国内盾构泡沫剂产品尚未形成统一的评价标准,性能指标的选取与参数范围的界定也存在分歧。同时,针对产品的研究也大部分集中于末端应用方面,在基础性能的分析及其指标测试方面的研究工作较少。以市场上常见的6种泡沫剂为研究对象,通过其性能指标的测试与分析,给出合理的参数范围;并以此为依据,探究其中的相互关系与影响,特别增加了泡沫液与黏土接触角、泡沫膨胀损失率这两项性能指标,用于分析泡沫液与黏土表面的作用关系和盾构泡沫剂的发泡能力,说明其必要性,并给出合理的参考范围,其中泡沫液与黏土接触角通常在13°~30°之间,泡沫膨胀损失率应低于10。研究成果可为行业标准的出台提供技术支持。     

红砂岩-卵石复合地层刀盘卡停分析及对策

富水红砂岩与大粒径砂卵石复合地层其骨架效应显著,且大粒径漂石随机分布,极易导致盾构施工过程中出现刀盘卡停等故障。本文以兰州2号线公定区间盾构刀盘卡死故障为例,结合工程实际分别从水文地质条件、盾构机性能、刀盘布局等方面分析刀盘卡死原因,并针对性提出渣土改良、盾构机自身减负及消除围岩对刀盘握裹力等技术处理措施,成功解决了红砂岩与大粒径砂卵石复合地层中盾构机卡顿问题,避免了进仓或地面加固后处理工序,实现了工期及成本效益双丰收,对同类型工程具有重要参考价值。     

地铁盾构管片预留预埋技术的研讨

介绍和解析了目前地铁区间盾构隧道设施安装的施工工艺,如因使用化学植筋或膨胀螺栓而在管片上钻孔,以及部件的预留预理技术(预埋槽道,挂耳+外置槽道,预埋套筒+外置槽道和预埋尼龙套管).预留预埋技术相对于传统工艺对管片结构的损伤小,设计、施工及安装精度高,性能和经济上对比优势明显.因此,全面推行预留预埋技术意义重大.     

基于FLAC 3D的盾构施工穿越高架桥梁桩基稳定性影响数值试验研究

针对盾构施工对桥梁桩基影响特性,利用FLAC 3D有限元数值软件建立网格模型,分析了简支梁与连续梁桥两种结构形式下,不同穿越形式工况下桥桩位移变化特征。研究了盾构不同穿越简支梁桥桩时,桩身X、Y、Z向位移分布变化以及各穿越形式工况下的差异性特征,其中前排桥桩Z向沉降变形高于后排桥桩,下穿越形势下左侧桥桩沉降高于右侧,6#桥桩沉降稳定在0. 26mm。获得了盾构穿越连续梁桥时X向位移具有递增态势,远近测桥桩Y向位移变化斜率为一致,侧穿越桩基上部时每米桩长增长位移值约0. 15mm,4#桥桩为最大沉降变形,其中下穿越形式下最大,达8. 1mm。对比了两种梁桥结构下穿越形式时,简支梁桥位移值水平向位移或沉降变形均是最大,受盾构施工扰动影响较敏感。研究结论为研究盾构施工对桥梁桩基影响分析提供一定参考。     

关于盾构法施工渗水通道成因猜想及初步验证

盾构掘进过程中管片底部的渗水通道,作为一个施工常见问题,由于受设备机械及施工工艺的限制,无法避免。因管片注浆孔位的限制导致二次注浆以后仍会存在不同程度渗水,存在一定的安全隐患,可能影响结构的长期稳定性。本文重点分析了渗水通道形成的原因猜想,并在现有条件下加以验证,分析可能存在的隐患,提出处理构想。     

大断面地铁越江隧道施工难点分析及其应对措施

杭州地铁1号线下沙江滨站至滨江一路站区间是杭州地铁建设的第1条大断面穿越钱塘江的盾构隧道工程。在阐述该工程概况及隧道断面和结构设计的基础上,分析了该工程在设计、施工过程中面临的工程难点,主要包括:下穿钱塘江大堤、下穿江底输油管、高水压下管片接缝防水等。采用工程类比、工程实测等手段,针对各个难点提出相应的应对措施,确保了工程的顺利实施。这些应对措施可为类似的越江隧道工程提供参考。     

下卧泥岩富水圆砾地层盾构渣土改良技术研究

以南宁地铁5号线新秀公园站～广西大学站盾构区间为工程依托，开展下卧泥岩富水圆砾地层盾构渣土改良技术研究。以现场盾构排出渣土及改良剂作为试验材料，在初始改良渣土的基础上进行二次改良试验，根据坍落度试验结果及渣土状态分析理想渣土状态，通过计算得到建议改良参数。研究结果表明：下卧泥岩富水圆砾地层渣土理想坍落度范围为12～18 cm,每环盾构掘进过程中需要注入约1 010 L的水，泡沫原液用量16.7～30.48 L(浓度3%,发泡倍率15,注入比0～15%),采用建议改良参数后，掘进参数得到明显改善，渣土改良效果显著。     

盾构静-动态泥浆渗滤成膜及支护效率控制方法

近年来，泥水盾构在越江跨海隧道中被广泛应用，隧道开挖面“泥浆-土水”相互平衡作用是工程安全的关键。盾构泥浆能否成膜、动态掘进泥膜是否存在、动态泥膜如何发挥支护作用等问题受到广泛关注，理清这些问题是保障开挖面稳定的基础。对此，基于多相流理论提出了泥浆“渗滤-成膜-生长”瞬态力学模型，探明了泥浆的流体特性和地层的水力传导性质的时空变化规律，揭示了盾构停机静态成膜和掘进动态成膜机制，并通过静、动态成膜2个实例计算验证了理论方法的适用性。研究结果表明：盾构静态停机状态下通常为全断面泥膜，泥浆以面力形式进行支护，盾构掘进时表现为动态局部泥膜，泥浆压力可较长距离前向传递，以渗透力的形式发挥作用；盾构掘进时开挖面泥膜分布为多辐扇形的局部泥膜，可分为泥膜渐变区和无泥膜区，无泥膜区域靠近先行刀臂，随着刀盘转速的增加，泥膜的厚度和泥膜面积逐渐减小；实际工程中，可以从泥浆材料和掘进参数两方面提升泥浆的支护作用，一方面根据地层-泥浆粒径比和泥浆黏度双控指标进行泥浆配置，另一方面宜降低盾构刀盘转速，同时适当增加掘进速度，充分发挥局部泥膜的支护作用，提高泥浆的支护效率和开挖面的稳定性。研究成果对泥水盾构施工安全有一定的指导意义。