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。     

引汉济渭工程岭北TBM无扩大洞室刀盘边块更换技术

本文以陕西省引汉济渭工程岭北TBM施工段为依托,为解决TBM在狭小空间内较大部件更换维修困难难题,开展大直径TBM刀盘边块在狭小空间内更换技术研究。通过大量研究,创新性提出新刀盘边块更换方法——基坑法,即通过专用设备配合TBM固有性能,在无扩大洞室工况下完成刀盘边块更换。经岭北TBM刀盘边块更换实例证明,此方法操作简单、适用性高,尤其在狭小空间内更具有优越性,且能节省大量维修时间,有效提高施工工效,可为同类TBM施工提供有益借鉴。     

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。     

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。     

大跨度系杆拱桥主拱钢-混凝土结合段受力状态分析

以鹰潭市余信贵大跨度中承式钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,利用有限元软件分别建立大桥整体数值模型与钢-混凝土结合段局部实体数值模型,计算分析主拱钢-混凝土结合段在设计荷载作用下的受力状态与承载能力。分析结果表明:在持久状况荷载组合下,主拱肋钢-混凝土结合段模型变形连续,最大变形量为0.030 m,主拱肋钢-混凝土结合段结构刚度及变形满足要求;钢-混凝土结合段混凝土最大拉应力为1.63 MPa,钢结构部分Von-Mises等效应力最大值为236 MPa,均小于容许应力,满足结构设计要求;为避免应力集中,须对钢-混凝土结合段的坡口进行细化设计,或调整主跨系杆的张拉力。     

PAM类有机絮凝剂对高黏粒含量废弃泥浆脱水性能影响研究

针对泥水盾构长距离穿越粉质黏土地层时产生的大量高黏粒含量泥浆难以快速脱水的问题，开展PAM类有机絮凝剂与泥浆混合后的絮凝沉降试验，研究泥浆中颗粒沉降速率的变化，通过颗粒粒径、上清液浊度和Zeta电位等性质变化分析絮凝沉降效果的差异，并通过比阻试验评价其脱水性能。结果表明： 1）阳离子型聚丙烯酰胺（CPAM）添加量为0.12%~0.15%、阴离子型聚丙烯酰胺（APAM）添加量为0.06%~0.09%时絮凝沉降效果较好，可在2 h之内降低泥浆约10%的水分； 2）非离子型聚丙烯酰胺（NPAM）无法有效降低泥浆含水率； 3）PAM类絮凝剂通过团聚泥浆中黏土颗粒形成大尺寸的絮团，是实现泥浆快速絮凝沉降的关键因素，APAM对泥浆Zeta电位影响较小，CPAM添加量的增加使Zeta电位逐渐减小； 4）PAM类絮凝剂可加快泥浆的前期排水速率，使泥浆比阻值降低至1013 cm/g数量级。     

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。     

矿山法隧道拱部装配式衬砌结构设计研究

为解决矿山法铁路隧道施工拱部常出现的衬砌背后脱空、二次衬砌厚度及强度不足等质量缺陷问题，提出矿山法隧道拱部采用装配式预制管片结构的新思路，并基于时速350 km双线铁路隧道，采用数值计算分析研究拱部装配式衬砌结构的系列设计参数。主要研究结论有： 1）提出拱部装配式衬砌环向不分块的整体预制形式，综合考虑理论计算结果、行车安全分析、机械设备运输及拼装能力、拱部衬砌承载能力等，确定拱部管片环向弦长8.6 m、纵向幅宽2 m、衬砌厚度50 cm的结构尺寸及配筋设计参数； 2）提出拱部预制管片之间环缝采用螺栓连接、拱部预制管片与现浇边墙采用“L”型榫接头的接头形式及其设计参数； 3）为保证拱部管片的顺利安装，“L”型榫接头应考虑一定的施工误差，同时拱部预制管片与初期支护间应预留安装空间，后期通过管片背后纵向注浆填充密实。隧道拱部装配式衬砌技术成功应用于重庆胡家沟隧道，总体实施效果较好。     

盾构隧道壁后注浆中“定时浆”试验研究

我国盾构隧道广泛使用凝结时间较长的单液浆，但由于注入后不能及时凝结常常引发管片上浮、浆液流失等工程问题。针对这些问题提出“定时浆”的概念。通过在单液硬性浆中添加氯化铝溶液与水玻璃，基于浆液的胶结时间、流动度、28 d强度等指标研究了“定时浆”的配方。结果表明： 1）通过先加入氯化铝溶液再加入水玻璃的方法，可以实现浆液“定时”凝结； 2）在硬性浆中掺加0.50%~0.75%的氯化铝溶液、1.00%~1.25%的水玻璃，可以达到良好的定时效果； 3）通过简单的注浆设备改造可以形成“双液单注”的定时注浆工艺。     

基于行程时间影响的关键路段识别与查找

从路段实际功能出发，提出基于路段与路径行程时间序列的相关性识别关键路段的方法.借鉴蒙特卡洛思想，以真实数据构造10万条随机路径验证该方法的可行性，并识别出对上海市路网行程时间有关键影响的路段集合.以上述集合为参照，利用模糊聚类及迭代累计平方和算法提取路段行程时间序列特征并构造两个新变量，结合基础属性建立二项Logit模型，从而主动查找关键路段.比较该模型与基础模型、随机分类器查找效果表明：基于最大归一化行程时间曲线聚类，其结果对关键路段识别模型的性能有提升效用；行程时间对数差分序列的结构性变点在路网和路段级别均有明显时间聚集特性，虽然其个数与路段关键性无明显关系，但其与常见波动程度指标相关性小，可保留用于描述行程时间波动常发性和聚集性.