大粒径漂石地层盾构机刀盘及刀具选型研究

北京地铁9号线06标段军事博物馆站～东钓鱼台站区间盾构工程穿越永定河引水渠、玉渊潭公园东湖及北小湖;盾构隧道穿越的地层为含大粒径漂石的砾岩层和湖底富水卵漂石⑦层,该种地层在国内外盾构隧道施工中均无类似工程实例,盾构机选型对于该工程至关重要,尤其是盾构刀盘选型和刀具配置更是重中之重。通过总结和分析盾构在两类地层结构中掘进的施工数据,为盾构今后穿越类似地层积累宝贵的经验。     

砂卵石地层盾构刀具磨损测试分析

结合砂卵石地层盾构区间工程掘进,对盾构施工时的刀具磨损情况进行了现场测试,计算出土压平衡盾构在砂卵石地层施工时各种刀具的磨损系数.运用统计回归分析,总结出砂卵石地层盾构刀具磨损与其掘削迹长的关系,推算出砂卵石地层盾构不换刀可掘进的最长距离,可为后续类似工程施工提供参考.     

富水卵漂石地层盾构近距离下穿运营地铁隧道施工技术研究

[目的]富水卵漂石地层盾构下穿既有地铁线路施工过程中,易导致既有地铁线路上方土体不规则沉降超出控制范围,进而可能引发地下水喷涌和地面塌陷问题。为此,需要对富水卵漂石地层盾构近距离下穿运营地铁隧道的施工技术进行研究。[方法]以新建成都地铁17号线凤溪大道站盾构下穿既有地铁4号线为案例,在阐述工程概况的基础上,选取了4个地面沉降测点和4个深层土体沉降测点,分析了盾构掘进过程中地层的沉降变化规律。采用MIDAS GTS软件建立了三维有限元模型,对采用38 m超长管棚与斜向注浆相结合的加固施工进行模拟,对4号线隧道预加固效果进行了分析。基于此,明确了地面跟踪注浆的时机,进一步分析了地面跟踪注浆的效果。[结果及结论]该加固措施有效提高了4号线结构底部土体的整体性,改善了4号线结构的受力状况,有效控制了4号线的结构沉降。     

全套管钻机在漂石地层的应用性研究

北京地铁九号线丰台北路站施工范围为砂卵石地层,并且含有大漂石,在这样地层中施工围护桩非常困难,从可用于该种地层已有机械出发,研究了旋挖钻机和全套管钻机在大漂石地层施工效率,旋挖钻机钻齿崩落,钻头卡死,无法钻进,不能用于漂石中施工。同时对全套管施工效率和经济性进行了分析,并总结了漂石地层全套管钻机成孔关键技术。全套管钻机对漂石适应能力强,但钻进速率较慢,施工单价较高,在一系列关键技术支撑下,成孔质量较好,对周围环境影响小,可以用于漂石地层成桩。     

大漂石高富水地层土压平衡盾构施工控制策略

对成都地铁4号线某区间隧道穿越大漂石高富水地层易出现的"卡"、"磨"、"塌"等典型施工问题进行了系统分析.结合现场测试数据,建议大漂石地层盾构施工采用动力配置较高的复合式盾构机,盾构施工过程每环超挖率控制在3.3％左右.     

砂卵石地层盾构掘进的刀具磨损和改善措施

随着成都地铁建设的开展,盾构法施工正在成都地铁得到广泛应用。在成都地铁富水砂卵石地层中,有很多因素制约着盾构机快速、安全、经济地进行施工。在这些制约因素中,盾构机刀具的配置和磨损是对盾构机施工影响最大的因素之一。介绍了成都地铁1号线盾构4标段的刀具磨损和保护措施。     

盾构掘进中富含超大粒径漂石地层土体改良技术研究

对于盾构工法而言,富含超大粒径漂石地层是一种施工控制难度极大的地层,盾构在该地层中掘进时,由于土体塑流性差,土体在土舱内无法及时排出,时常出现盾构推力、刀盘扭矩异常增大,推进速度极其缓慢等现象。同时,由于土舱土体颗粒之间为点对点传力,支护压力不能有效地施加到开挖面,极易出现地表沉降超限、塌方等事故。通过土体改良改善土舱内土体的性状和流塑性,是提高盾构掘进效率和控制开挖面稳定性的重要措施。以北京地铁9号线06标"军事博物馆站—东钓鱼台站"区间盾构工程为背景,开展盾构掘进过程土体改良试验,找出适用于不同类型富含超大粒径漂石地层的盾构土体改良剂。     

盾构机进出换刀井施工技术研究

通过北京地铁九号线06标段军东区间盾构机在大粒径卵漂石地层中掘进时,每隔200 m左右需要在换刀井内进行刀具更换的施工实例,总结出盾构机在富水卵漂石地层中不完全进出洞的接收与始发施工技术。在满足施工需要的前提下,尽量减小换刀井的规模,既保证了换刀井内作业的安全高效,又降低了施工成本,为今后盾构在较困难地质条件下顺利掘进施工积累经验。     

富水漂卵石地层土压盾构高效施工技术研究

土压平衡盾构机在富水漂卵石地层中掘进存在刀盘刀具磨损严重,螺旋机轴易卡停断裂,渣土易离析喷涌,推进效率低下等问题。以成都轨道交通6号线工程为依托,采用刀盘刀具适应性改造,螺旋机耐磨技术改造,泡沫膨润土混合液渣土改良,“超前排渣、扭矩控制、泡沫动平衡”等措施。经实践,刀具的更换里程明显延长,可达到全区间1 082 m不换刀连续推进;螺旋机发生断轴后,修复时间由10 d缩短为3 d;采用混合注入的渣土改良方式,将刀盘扭矩降低了31%,螺旋机扭矩降低了49%,有效减少了卡停和喷涌情况;采用的掘进技术明显提高了施工进度,减少了停机风险。研究结果表明,采用的技术措施解决了土压平衡盾构机在此种地层中的施工难题,提高了施工效率,降低了工程风险。     

富含大粒径漂石的砾岩层隧道开挖技术研究

针对砾岩层中大粒径漂石开挖及外运的难题,分别从大漂石的开挖及破除两个方面采取了具体的施工措施:对不侵结构的大漂石用网兜兜住直接凿除;对侵结构的大漂石采用断格栅,对漂石加固后进行初支施工,待过大漂石2 m后再进行处理;对粒径大于80 cm的大漂石进行爆破后再外运。实践证明该处理措施既能保证安全又能保证进度。     

卵漂石地层围护桩综合成孔技术

在北京地铁十四号线郭庄子站至大井站之间轨排井的基坑围护桩施工过程中,采用人工挖孔结合机械钻孔综合成孔技术,解决在含有大量卵漂石地层中机械钻孔钻进、成孔困难等难题,利用该综合成孔技术能起到加快进度、保证成桩质量、节约成本的目的。     

复合地层泥水平衡盾构刀具磨损情况分析

为研究撕裂刀刮刀组合下,盾构刀具在含砂卵石复合地层中的磨损规律,依托京张高铁清华园盾构隧道工程,结合盾构在复合地层掘进时的刀具磨损实际情况,分析刀具在砂卵石与粉质黏土夹杂的复合地层中的磨损特点。首先,对刀具开仓检查的实际情况进行统计,总结刮刀与撕裂刀的磨损特点;然后,对不同地层条件进行划分,并对撕裂刀磨损量随安装半径与切削轨迹长度的变化特点进行分析。研究发现,当地层中粉质黏土含量多于砂卵石时,先行刀磨损可分为3个阶段,最大容许切削轨迹长1 500 km;当地层中砂卵石土占多数时,先行刀磨损分为2个阶段,最大容许切削轨迹长度小于800 km。同时,对外侧撕裂刀频繁更换与非正常磨损现象作出分析,认为外侧撕裂刀的更换更易导致刀具发生应力集中现象,加重磨损。针对以上分析,对刀具更换与掘进参数控制提出了相应改善措施。     

北京地铁9号线3标盾构机刀具的破坏形式及刀具的改造

依据北京地铁9号线3标段大漂石地层中的盾构施工,分析了土压平衡盾构辐条式刀盘在大漂石层中的一些破坏形式及磨损规律,并有针对性的对刀具的排布和刀具的保护做了一些改造措施,使得改造后的刀盘主体刀具破损较小,大大提高了刀具的使用寿命,顺利完成盾构掘进施工。     

泥水盾构刀具磨损机理研究

泥水盾构刀具磨损受诸多因素的影响,文章在磨损基本理论的基础上,总结得出泥水盾构刀具的磨损类型及磨损过程的3个阶段,并用ABAQUS软件对磨损过程进行了模拟计算,计算分析了不同地层条件、刀具组合配置、刀具材料选择、刀具设计与制造工艺及掘进参数等对刀具磨损的影响。     

砂卵石地层撕裂刀布置对刮刀磨损的影响研究

研究目的:砂卵石地层空间分布不均、磨蚀性强,盾构在该类地层中开挖时经常出现掘进效率低、刀具磨损严重的情况,为实现砂卵石地层盾构安全高效掘进,开展撕裂刀布置对刮刀的磨损影响研究.本文以北京新机场线"磁一"区间工程为背景,根据区间砂卵石地层分布特征及刀具磨损的保护需要,对撕裂刀及刮刀进行分区、分层布置设计,提出三种组合布置...     

富含大粒径漂石复合地层中全套管钻机施工技术

北京地铁9号线东钓鱼台站位于首体南路与阜成路丁字路口,处于城市主干道,在进行基坑围护桩施工时,需要解决如下问题:施工区域地层下部含有大量的大粒径卵石和漂石;地下管网密集,管线种类繁多;周围建筑物数量和种类多;对围护桩的垂直度要求较高等问题。通过选用全套筒冲抓钻机进行围护桩施工,解决了上述问题,并将施工费用、施工工期控制在合理范围内。通过总结全套筒冲击钻机的关键工序、在施工中遇到的问题及解决方法,为相似地层的围护结构桩施工提供了一种新方法。     

富水砂卵石地层盾构刀具配置探讨

正成都属富水砂卵石地层,盾构施工难度大,刀具磨损情况严重,一直是制约地铁施工进度的一大难点。根据成都地铁1号线施工过程中刀盘消耗成本大、换刀困难、地表易坍塌及刀盘和螺旋输送机磨损严重等实际问题,提出适合成都地层的刀具配置     

基于离散元数值模拟的砂卵石地层盾构掘进刀盘磨损特性研究

砂卵石地层由大量颗粒组成,其本质是离散的、非连续的,属于典型的不稳定地层,颗粒之间孔隙大,无黏聚力,单轴抗压强度普遍较高,刀盘旋转切削时,刀盘与颗粒摩擦非常剧烈,刀盘磨损严重。为研究砂卵石地层盾构掘进刀盘磨损特性,依托兰州市轨道交通1号线,采用颗粒流离散元软件EDEM,研究不同刀盘形式和覆土厚度下盾构机刀具磨损特性。结果表明,刀具磨损不均匀,主要体现在刀盘外围刀具磨损严重,中心处刀具磨损较小。相同掘进参数条件下,辐条式刀盘磨损较小,为面板式的0.7~0.8倍;覆土1.5D(D为盾构机外径)时刀具磨损量约为覆土1 D时的1.15倍。     

砂卵石地层人工挖孔桩施工关键技术研究

北京地铁九号线丰台北路站施工范围穿越含大漂石的砂卵石地层,中间桩基础成孔采用人工挖孔,施工较为困难。分析了砂卵石地层人工挖孔的施工风险,并且提出了一套砂卵石地层人工挖孔桩施工的关键技术和安全保证措施,保证了人工成孔的顺利进行。     

富水圆砾地层盾构下穿既有地铁隧道掘进参数研究

南宁地区富水圆砾地层中新建隧道下穿既有隧道的相关研究目前较为匮乏.依托南宁地铁3号线金湖广场～琅西站区间盾构下穿既有1号线地铁隧道工程,对下穿区间段的盾构掘进参数进行研究.研究结果表明:3号线下穿既有1号线施工过程中部分掘进参数控制良好,既有1号线沉降控制在5 mm内;适当提高泥水仓压力能够降低既有隧道沉降的增速,同步...