土压平衡盾构螺旋输送机排土及保压作用分析

螺旋输送机的排土和保压作用的发挥对土压平衡盾构的施工安全与效率有重要影响,对其作用机制及影响其作用发挥的因素进行系统的理论分析,并参考工程实测数据,得出以下结论:1)盾构施工中的土压平衡包括土仓内外与螺旋输送机内的压力平衡和进、出土量的平衡,其通过螺旋输送机排土量的控制来实现;2)渣土进入螺旋输送机后,依靠自身重力及与螺杆、叶片和筒壁界面间的摩擦作用来抵抗土仓内的水土压力,保持出渣过程的稳定性;3)渣土性质对螺旋输送机的排土和保压效果有较大影响,主要通过向刀盘前方和土仓内添加改良材料的方法对渣土状态进行调整;4)从螺旋输送机结构分析,可通过减小螺距、采用间断式螺杆或双螺旋输送机3个方面进行改造,以增加保压效果。     

润滑脂、HBW脂、盾尾密封脂在法马通盾构机与海瑞克盾构机上的消耗比较与分析

鉴于在实践中法马通盾构较海瑞克盾构油脂（润滑脂、HBW脂和盾尾密封脂）消耗量大的情况,分别从设计、实际应用及结构特点上对2种盾构油脂的消耗差异进行研究,得到油脂消耗差异主要由盾构消耗部位结构差异造成的结论,在实际掘进中需要保持足够的注入量,以免对机械造成损害。     

土压平衡盾构在砂卵石地层中穿越城市河流施工关键技术

北京地铁10号线二期工程(公主坟站—西钓鱼台站区间和西钓鱼台站—慈寿寺站区间)盾构区间在砂卵石地层长距离下穿昆玉河,为了摸索出一套适合土压平衡盾构砂卵石地层下穿城市河流的施工方法,通过在穿河之前设置试验段优化施工参数,穿越期间有效控制土仓压力、盾构推进速度、螺旋输送机出土速度,调整注浆压力、注浆量和盾尾油脂用量,及时进行同步注浆和二次补浆等技术措施,盾构成功穿越河流并解决了螺旋输送机喷涌、被卡等重大风险,保证了河堤变形在产权单位要求的范围内,为今后类似工程积累了施工经验。     

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。     

盾构主驱动减速机失效原因分析

为解决盾构法施工中盾构主驱动减速机失效问题,以北京市海淀区500 kV电力隧道工程为依托,结合以往盾构主驱动减速机修复经验,从主电机同步性、故障减速机解体、保险轴断裂及掘进参数等方面进行研究。得到盾构主驱动减速机失效的原因有:1)掘进参数不合理;2)二、三级减速机构滚动轴承失效。可为今后盾构法施工及减速机故障处理提供良好的决策依据。     

土压平衡盾构主驱动密封滑道磨损处理

为处理盾构机在使用过程中出现的老化磨损等问题,以盾构机的核心部件系统--主驱动密封系统为例,阐述密封系统的密封滑道在长期使用后出现的磨损情况,总结出处理滑道磨损的方法有: 1）拆卸密封垫圈调整处理; 2）加工密封滑道并贴钢带处理; 3）激光堆焊修复处理。同时介绍罗威特土压平衡盾构机主驱动密封滑道的磨损情况及其相关处理措施,进一步论证了密封位置调整处理措施及主驱动密封润滑油脂注入量的重要性。     

无端头加固条件下土压平衡盾构水下接收施工技术

为确保盾构在无端头加固条件下的富水砂层中安全接收,依托以色列特拉维夫红线轻轨工程,对采用竖井填水方法进行盾构水中接收的施工关键技术进行研究。主要研究与结论如下： 1）通过设置混凝土导台、洞门密封、螺旋密封、盾尾密封、盾构掘进参数控制、注浆控制等各项措施,保证了盾构在竖井中安全接收,提高了施工效率,节省了施工费用; 2）通过理论计算和实际验证,在竖井中注入高于地层水位约1 m的水,可防止地层中的砂被水从开挖间隙中带出; 3）合理的盾构密封控制可以防止涌水涌砂事故; 4）在竖井中设置双层混凝土导台,有利于调整盾构姿态以准确推上钢托架; 5）经过严密的施工组织设计,2台土压平衡盾构成功完成水下接收,竖井内无涌砂,地表沉降控制在规定值以内。     

盾构掘进过程离散元仿真与交互作用分析

针对成都砂卵石地层的特殊性给盾构施工带来的刀盘卡停、中心结泥饼、刀盘过度磨损以及螺旋输送机断轴等问题,采用离散元理论及分析方法,通过模拟砂卵石地层盾构掘进过程,对盾构掘进过程中土体运动规律和受力特征进行研究。得出:1)盾构掘进过程中刀盘掌子面外围土体颗粒运动速度要高于刀盘中心土体颗粒;2)土舱中心和螺旋轴伸入土舱段左右两侧的土体运动速度较慢;3)刀盘掌子面土体及土舱内土体压缩力分布与刀盘旋转方向有关。利用EDEM与ANSYS耦合对刀盘及螺旋输送机进行有限元分析,得出:1)盾构掘进过程中刀盘的最大应力值为123.27MPa,位于云腿与法兰盘连接处,最大变形量为1.69mm,位于刀盘最外围的环形梁;2)螺旋输送机的最大应力值为59.01MPa,位于土舱后隔板和螺旋输送机筒体连接处,最大变形量为0.49mm,位于土舱和螺旋输送机筒体连接处附近的螺旋叶片外圈。     

掘进机主驱动密封润滑系统试验研究

为从不同工况、动态、静态等状态下分析主驱动密封润滑系统对主驱动轴承的保护效果,提出一些可以供掘进机主驱动设计、使用参考的建议。首先,制作透明的主驱动密封油脂扩散装置,通过油脂计量阀进行油脂注入,分别设置不同的迷宫长度、迷宫间隙和润滑量,进行油脂扩散弧长的计量,从而验证油脂的扩散与主驱动迷宫设计对主驱动保护的异同。然后,以某主驱动润滑系统模拟试验台为基础,采用不同的密封润滑剂形式、润滑剂量和刀盘转速相结合,从不同角度对主驱动密封的温度上升原因进行分析,并提出合适的密封工作温度建议。最后,针对部分TBM机型密封失效原因进行分析,并提出可以根据不同机型进行主驱动密封润滑系统设计的思路,以保证主驱动密封系统的良好性能。     

某盾构主轴承油脂消耗分析与控制

针对某盾构主轴承HBW、EP2油脂耗量过大的问题,通过分析计算油脂理论消耗量与现场统计盾构主轴承油脂实际消耗量,得出HBW、EP2油脂的实际消耗量与理论消耗量的比值分别为2.6,3.1。从主轴承密封结构、油脂注入系统原理、油脂注入程序设置、管路布置、执行元件性能等多个方面进行详细分析,总结出控制程序设计不合理、油脂泵压力设定不当等造成油脂耗量过大的主要原因,并提出相应改进措施,为设备使用和厂家后续设备优化、改造提供参考。     

土压平衡盾构双螺旋输送机力学机理简析

螺旋输送机是土压平衡盾构的重要组件,对维持盾构开挖面土压平衡起着至关重要的作用。通常一台土压平衡盾构中只配备一节螺旋输送机,但近来在一些水土压力较大的地区采用土压平衡盾构时,一节螺旋输送机难以平衡地层压力,利用双节串联螺旋输送机来解决土压平衡问题。根据土压平衡原理,建立了双节串联螺旋输送机的力学模型,得出双节串联螺旋输送机底部压力在静力平衡条件下的力学表达式,并在此基础上讨论了双节串联螺旋输送机底部压力与其设备参数及渣土性质参数的相关关系,为合理设计、改造、选用和评价土压平衡盾构双节串联螺旋输送机提供了一个简便的方法。     

成都砂、卵石地层盾构机耐磨性及刀具适用性研究

针对成都砂、卵石地层盾构施工中刀盘、刀具和螺旋输送机等磨损大的问题,提出和实施了预防磨损和提高耐磨性的几方面措施,提出和应用了适用于成都砂、卵石地层的刀具,并特别强调了滚刀在成都砂卵石地层中使用的重要性和适用性。延长了刀盘、刀具和螺旋输送机的使用寿命,降低了磨损和消耗,减少了在砂卵石地层中的修理和更换刀具次数,顺利达到长距离掘进和施工的目标。     

全断面硬岩条件下的盾构掘进与管理

通过调研重庆轨道交通六号线二期和会展中心支线项目中铁盾构和LOVAT盾构的应用情况,分析盾构使用中出现的中心刀异常损坏、卡盾以及螺旋输送机磨损严重、马达故障频发等问题的主要原因,提出在全断面硬岩条件下盾构掘进需要注意的重点事项,包括改变传统观念、树立硬岩掘进理念、加强刀具管理、合理选择掘进参数、严密控制盾构姿态等,对于从事盾构施工的技术和管理人员不断提升盾构法施工管理水平,真正实现盾构法施工的“3个和谐”具有一定的指导借鉴作用。     

盾构瓦斯隧道掘进技术

根据武汉地铁2号线范汉区间直接穿越瓦斯储气层的情况,分析瓦斯对盾构隧道施工的影响及危害,以及国家规范尚未对地铁盾构隧道的掘进技术做出量化的情况下,对在瓦斯隧道掘进中施工参数做出主动调整,重点研究控制盾构螺旋出土、盾尾密封、同步注浆及二次注浆质量等方面的技术措施,总结出了1套较为成熟的盾构瓦斯隧道掘进技术方法。     

盾构机密封舱压力控制方法研究进展

盾构机密封舱压力控制对有效控制地表变形和保证隧道的安全施工以及节能非常重要。系统回顾盾构机密封舱压力优化设置方法和土层力学参数识别方法,重点讨论盾构机密封舱压力优化控制方法,研究盾构机密封舱土压力非线性控制模型建模和模型参数辨识问题。同时指出,可将螺旋输送机的旋转速度和盾构机的推进速度作为可控变量,采用优化算法提高盾构机土舱压力的自适应控制能力。     

LOVAT盾构机主液压系统改造

为解决国内LOVAT盾构机普遍存在的主液压系统故障的难题,对LOVAT盾构机主液压系统常见故障的发生原因进行分析,得出此类型盾构机主液压系统改造的技术措施,包括液压系统设计、管路压力损失验算和改造后系统部件的组装调试等。通过对主液压系统的改造,解决了主液压系统的现存故障,完善了主油箱液压系统的设计,可为类似系统改造积累经验。     

基于S7-400H的 EPB盾构盾尾密封系统软件设计

利用S7-400H PLC冗余系统平台开发、设计土压平衡（EPB）盾构控制系统软件,能够进一步提高系统的容错能力;对盾尾密封系统的控制及使能条件的关联进行分析、总结,给施工过程中盾构操作及维修人员以指导;对盾尾密封系统的控制流程进行分析,给盾构控制系统软件设计人员以帮助。     

砂卵石地层双模盾构针对性设计与应用

为解决泥水盾构在砂卵石地层施工遇见的卡刀盘、堵管、滞排、异常磨损等诸多难题,分析导致泥水盾构在砂卵石地层施工困难的因素,依托成都西环线紫瑞隧道工程展开分析,预判工程重难点,并对盾构进行针对性设计;基于高标准压力及地表沉降隆起控制要求,在砂卵石地层施工中,提出气垫泥水盾构搭载螺机技术方案,且在隧道工程中应用“螺机出渣+闭式管道输渣” 技术;刀盘开挖的卵石被螺机及时输送至仓外,并通过泥浆泵及闭式管道输送至洞外,推进平稳,出渣顺畅,避免了卵石堆积引发的施工风险。工程应用证明,双模盾构相对常规气垫泥水盾构具有更强的适应砂卵石地层的能力。