复合地层条件下盾构机刀盘力学性能分析

在同一区间掘进时需同时满足切削软土地层、土岩复合地层及全断面岩石地层的复合式盾构机越来越被广泛应用,刀盘作为复合式盾构机中直接参与隧道开挖的关键部件,其力学性能关系到整个隧道工程项目的顺利进行。以某地铁隧道工程项目为例,对其穿越的地质剖面做了3种地质条件分类,采用ANSYS有限元分析软件对刀盘进行静力学分析,结果表明:除土岩复合地质条件外,刀盘的最大等效应力均出现在内周连接板与面板连接处,土岩复合地层最大应力在牛腿与法兰连接处;刀盘最大变形均出现在刀盘边缘处,因该位置距离刀盘牛腿较远,因此在刀盘的设计时需考虑这些部位的加强,确保其应力和变形值处于合理的范围内。     

土压平衡式盾构机刀盘扭矩的计算及试验研究

综合考虑了土压平衡式盾构机的直径、刀盘开口率、刀盘与土体的摩擦系数、盾构机的埋深、盾构机施工地层的土性、盾构机和地层之间的相互关系、盾构机推进速度以及螺旋输送机转速等参数的影响因素,推导出刀盘扭矩的理论模型。在盾构机模拟试验平台上进行试验,分析了两种典型开口率的刀盘在3种典型土层中扭矩的变化及土仓压力对刀盘扭矩的影响。分析结果表明,刀盘扭矩的理论模型与试验结果相符,并能满足盾构机实际施工的要求。     

山东首台大直径地铁隧道盾构机“开拓一号”下线

正近日,在济南重工集团地铁隧道盾构机生产车间,"开拓一号"正式下线。由济南重工集团设计制造的山东省首台大直径地铁隧道盾构机"开拓一号"顺利完成组装调试,验收下线。"开拓一号"开挖直径达6.68 m,总长85 m,总重超过500 t,最小转弯半径250 m,由刀盘、盾体、主驱动、管片拼装机、激光导向系     

贵阳岩溶地区盾构机配置的几点思考

贵阳地区将首次采用盾构法施工地下区间隧道,通过对贵阳工程地质及水文地质条件进行分析,对贵阳岩溶地区盾构机的配置提出建议。经研究,盾构整机方案可采用主动铰接方式或被动铰接方式;盾构机面板建议采用复合式刀盘,刀盘开挖直径建议控制在6 450 mm~6 470 mm,开口率建议控制在35%左右;刀具配置建议采用滚刀、刮刀相结合的方案;为防止喷涌,盾构机建议采用单螺旋输送机+双闸门设计+聚合物改良+预留保压泵接口方案,且在盾尾安装三道密封钢丝刷;为适应岩溶地区盾构施工,盾构机建议配置超前钻机及注浆设备,并预留超前钻通道及密封装置;盾构面板建议开口均匀,配备土仓高压水冲刷系统,刀盘面板预留注入泡沫通道,以防备结泥饼现象;盾体建议采用梭型结构,配备壳体润滑孔,并设计主机脱困及后退能力,以防止卡盾。     

过江地铁隧道盾构机选型

根据江底的工程地质条件和水文条件,以及江底隧道施工的特点,提出了使用于江底隧道施工用盾构机的型号和基本配置要求。同时还就泥水式平衡盾构机的体系选择、刀盘配置做了讨论。     

盾构机集中油脂润滑系统

盾构机是目前地下隧道施工的主要工程机械之一,其中有刀盘轴承、轴承密封、减速机、螺旋输送机等都需要集中油脂润滑系统对其进行润滑和密封作用,以此来确保盾构机的驱动系统和刀盘等主要设备的正常使用,因此集中油脂润滑系统是盾构机中非常重要的一套装置,盾构机的集中润滑是强制性润滑,是双线式消耗性润滑系统。     

盾构施工耗电的影响因素分析

为了探究了解盾构机的用电规律,研究盾构施工耗电的影响因素,利用刀盘驱动做功理论研究四类影响因素(土质情况、盾构埋深、施工参数和技术参数)对盾构机掘进过程用电量的影响,结合深圳地铁九号线的工程背景资料验证,得知切削土的性质对刀盘耗电的影响最为明显;其次是隧道埋深,两者呈线性关系,埋深加大11%,耗电量增加17%左右;另外,盾构机总功率与推进的速度之间也有明显的线性相关性,即推进速度越快,盾构耗能越多。     

盾构机刀盘驱动研究

刀盘驱动系统是盾构机的主要系统之一,该文分析了盾构机刀盘驱动系统的液压驱动方式和电驱动方式,并对两种驱动方式进行了优缺点比较,结论为液压驱动方式技术成熟,操作性好,比较实用。     

管道更新掘进机关键技术研究与应用

为解决城市地下管道更新、扩容面临的原位非开挖技术难题，设计、研发机械化非开挖管道更新掘进机，对开挖舱压力平衡系统、管道保通环流系统、整机集约化设计等关键技术进行研究，并成功应用于管道更新试验段工程项目。通过分析试验数据，构建实际顶推力模型，得到刀盘转速、推进速度、刀盘切削阻力等设备配置参数。实际掘进效果表明： 该非开挖管道更新掘进机能够有效解决大直径钢筋混凝土管道原位破挖更新、管道清淤、管道保通等技术难题； 设备月进尺达150~450 m，保通流量为500 m3/h左右，开挖舱压力大部分时间在50~80 kPa浮动，沉降控制在4 mm以内，实现了钢筋混凝土旧管道原位破挖和新管道同步敷设一次施工成型，提高了城市管道更新施工的自动化水平，为老旧城区机械化非开挖管道更新提供了新的工法借鉴。     

千秋关隧道通车

南京长江隧道工程面临诸多世界级技术难题和挑战，可以概括为6个方面。1是“大”，南京长江隧道使用的盾构直径超大，开挖直径达到14．96m，是目前世界上最大的泥水平衡盾构机之一，盾构机尺寸的增大使施工难度和风险呈几何级增长。     

深圳轨道交通11号线车公庙站—红树湾站区间复合地层 7 m盾构刀盘的适应性分析

盾构刀盘与地层间的适应性是制约盾构应用效果的关键因素,这一点在复合地层中尤为突出。深圳地铁11号线采用了7 m CET6950型复合土压平衡盾构,分析其盾构刀盘与深圳复合地层的适应性,既利于工程建设的开展,又利于推动我国盾构技术的发展。依托深圳城市轨道交通11号线车公庙站—红树湾站区间隧道工程,依据盾构刀盘的设计经验和广州、深圳复合地层中盾构施工的案例,并结合本区间盾构始发段掘进参数,就盾构刀盘与复合地层之间的适应性进行分析。分析指出： CET6950型盾构刀盘与复合地层具有良好的适应性。     

软岩地层泥水盾构掘进刀盘堵塞现象研究

软岩地层(黏性矿物含量高)泥水盾构掘进刀盘堵塞现象(刀盘结泥饼)时有发生,不仅影响施工进度和质量,而且开舱处理风险较大,可能会导致人身伤亡或工程事故.为了探明刀盘堵塞现象及其影响因素,实现对刀盘堵塞的有效预防和治理,研发了一套软岩地层泥水盾构掘进模型试验装置.在自行设计、制作的模型试验平台上,选用以膨润土、高岭土、石英...     

提高土压式盾构在砂砾石地层中掘进刀具耐用性的对策

该文结合北京地铁10号线11标总长度约2.8km的区间隧道工程的土质条件,从刀盘形式、刀具布置、加泥材料及施工措施等方面,阐述了在砂砾地层中提高土压平衡盾构掘进机的刀盘切削刀具耐用性的一些有效对策,为盾构选型和类似工程施工提供参考。     

大直径泥水盾构常压刀盘温度在线监测系统设计与应用———以杭州望江路过江隧道工程为例

在盾构施工过程中,刀盘温度的异常升高会导致刀盘磨损加剧,甚至造成刀盘变形,严重影响盾构施工及安全。为了实时监 测盾构刀盘温度,避免刀盘温度过高所带来的危害,以杭州市望江路过江隧道工程为依托,建立一套大直径泥水盾构常压刀盘温度 在线监测系统,结合无线传输技术,利用安装在刀盘背面的传感器收集刀盘温度数据,并对数据进行整理和分析。结果表明: 1)该 系统能避免信号屏蔽和泥水盾构掘进的干扰,长时间稳定监测刀盘温度; 2)盾构单环掘进时,刀盘温度呈周期性变化,与盾构工作 流程相匹配; 3)盾构连续掘进时,掘进产生的热量会在刀盘上稳定积累,使得刀盘温度曲线的峰值持续升高; 4)在刀盘温度异常升 高时,通过向刀盘注入分散剂,并观察刀盘温度变化,可以对刀盘形成泥饼和前方地质突变2 种情况进行区分。本文设计的刀盘温 度在线监测系统可以用于分析刀盘情况、判断地质变化和调节掘进参数。     

分体组合式矩形顶管机关键技术探究——结合中铁装备地下停车场项目

为解决分体组合式矩形顶管机高精高效掘进难题,以中铁装备厂区地下停车场项目为依托,对矩形顶管机分体组合式结构适应性、位姿（位置与姿态）控制、组合式小刀盘开挖系统设计等关键技术展开研究： 1）提出新型组合连接形式,解决因设备组合带来的密封、管线联通等结构适应性问题; 2）创新盾体铰接结构,提出分体组合式顶管机复合位姿控制方法,即以纠偏油缸为主,双螺旋输送机互馈出渣为辅的协同纠偏策略,多刀盘转向转速控制与主机周向多点加压控制相结合的纠滚策略,实现浅覆土、零间距隧洞的高精度施工; 3）基于回归分析方法,探讨小刀盘扭矩系数随刀盘直径、刀盘布置位置的变化规律,建立直径3 m以下小刀盘扭矩系数的计算模型,为多刀盘系统驱动配置提供理论依据。     

盾构刀盘形式对砂卵石地层扰动状态的影响

盾构刀盘形式的选择是砂卵石地层盾构掘进面临的关键问题。为解决这一问题,以兰州地铁1号线一期工程为背景,综合运用现场调查、实验室试验、三维离散元数值模拟、现场原位监测等方法,对砂卵石地层土压平衡盾构施工颗粒流动和地表沉降的机制进行了研究。1)通过室内大直径(300 mm)试样三轴压缩试验获得了砂卵石地层的应力-应变曲线,基于试验结果和EDEM离散元三轴数值试验,标定了离散元数值模拟需要的参数。2)基于Solidworks软件建立了面板式刀盘盾构和辐条式刀盘盾构三维机械模型。3)将盾构三维机械模型导入离散元软件EDEM中,建立了砂卵石地层盾构掘进过程的三维离散元模型;将模拟结果与现场监测数据对比,揭示了面板式刀盘和辐条式刀盘土压平衡盾构掘进对砂卵石地层扰动状态和地表沉降的影响机制。面板式刀盘土压平衡盾构掘进,刀盘前方、上方的"强烈扰动区"范围为(0.3~0.5)D(D为刀盘直径);辐条式刀盘土压平衡盾构掘进的"强烈扰动区"范围不足面板式刀盘的1/3,且扰动程度轻。     

海瑞克盾构刀盘驱动液压系统故障分析及处理

深圳某地铁项目使用的海瑞克盾构,主驱动刀盘液压系统出现故障,通过对故障原因的分析,发现油液污染是导致故障的主要原因。对污染的液压系统进行处理后,达到了理想的效果,恢复了使用,同时,也提供了一种处理液压系统污染的方法。     

大直径盾构刀盘受力不均分析及对策研究

为解决大直径盾构刀盘受力不均问题,分析软硬不均地层刀盘受力模型,提出大直径盾构刀盘设计改进方案。采用增加辅助支撑轮的方法,使大直径盾构刀盘由悬臂状态改为简支状态。通过有限元模拟分析对比改进前后的刀盘受力情况,刀盘增加辅助支撑轮后受力效果得到明显改善。     

盾构被困实例分析及脱困措施

在隧道盾构施工过程中,盾构被困的现象时有发生,对工程施工进度、安全和周围环境等造成不利影响。通过工程实例分析刀盘、盾体和盾尾被困的常见原因,总结相应的脱困措施,得出盾构被困的分类判断依据:1)刀盘开口处被地层中异常渣土填充束缚的判断依据;2)边刀(边滚刀或边刮刀)磨损造成掌子面开挖轮廓不足的判断依据;3)刀盘前方存在硬质障碍物的判断依据。