复合地层盾构刀具磨损控制技术研究

文章以杭州地铁2号线杭发厂站—人民路站盾构区间隧道工程为背景,首先对盾构穿越上软下硬复合地层段的刀具磨损情况进行了分析,揭示了刀具严重磨损所导致的一系列施工异常现象,包括盾构掘进参数异常、盾构出土异常、地表严重沉降等;其次,针对盾构刀具非预见性严重磨损的工况,提出了地基加固结合常压换刀的处理方法,以及后续盾构掘进过程中土体改良、设备配置优化、参数控制等措施。结果表明,通过对复合地层的盾构施工措施进行优化,刀具磨损量控制在允许范围内。     

复合地层下盾构掘进速度模型的建立与优化

在盾构隧道掘进过程中,需要根据地质情况选择合适的掘进参数,掘进参数的正确选择可以有效地提高掘进效率,减少刀具磨损和保持开挖面稳定。文章结合穗莞深城际轨道交通SHZ-3标虎门商贸城站到长安厦边站盾构区间工程,对掘进参数进行了正交试验,通过对掘进参数的采集与分析,建立了盾构掘进速度的参数模型,并以掘进速度最快为目标函数对参数模型进行了优化,得到了复合地层下盾构掘进速度的最优化掘进参数。研究结果为相同地层下盾构掘进参数的设定提供了理论基础,同时也可为其它地层的盾构施工提供参考,具有重要的工程价值。     

大连富水复合地层盾构施工关键技术探讨

富水复合地层已成为盾构施工过程中经常遇到的复杂地层条件之一,研究该地层条件下的盾构施工技术具有较大的应用价值。文章以大连市地铁2号线为工程背景,论述了盾构选型和盾构始发等施工技术;并针对盾构施工过程中出现的复合地层长距离小半径掘进、富水碎裂带掘进、硬岩掘进刀具控制等工程难点,分别从隧道轴线控制、掘进速度控制、刀具管理制度等方面提出了相应的应对措施。工程实践证明,经过严格选型的盾构适合大连的地质条件,而且对于富水复合地层具有较好的适应性,满足了本标段区间盾构施工要求。     

海相复合地层超大直径泥水加压平衡盾构施工关键技术

研究海相复合地层下超大直径盾构法隧道施工关键技术,成果可直接应用于珠海等地大直径盾构法隧道的建设,也可为国内其他类似地层的跨江海隧道起到示范作用。针对大直径泥水加压平衡盾构机穿越复合地层施工,介绍了先探测、预处理基岩,后盾构机穿越的整体思路,分析了超大直径隧道复合地层的准确探测和处理技术;结合地层超前预报、盾构刀盘及刀具、土仓防堵塞冲刷系统、排浆管路捕石器、泥水循环系统等针对性设计和施工方法,实现了泥水加压平衡盾构装备在复合地层中掘进的适应性,整体改善了盾构装备的施工效率。     

基于现场掘进数据的复合地层盾构掘进性能预测方法研究

盾构掘进性能预测对于工程施工周期和施工成本评估具有重要作用。为此,文章结合穗莞深城际轨道交通某标段工程实例,基于现场掘进数据,对复合地层条件下?8.81 m土压平衡复合盾构的掘进速度进行了多元非线性回归分析,分别建立了盾构掘进速度的直接多元非线性预测模型和非线性化处理后的多元线性预测模型,并对相同段的预测掘进速度与实际掘进速度进行了对比。结果表明:直接多元非线性预测模型与实际掘进速度的误差为9.035%,而采用非线性处理后的多元线性预测模型与实际掘进速度的误差为5.987%,优于前者。     

富水砂卵石地层中盾构隧道交叉重叠换边施工关键技术

在富水砂卵石地层中,盾构隧道交叉重叠换边施工尚属首次,为解决盾构掘进通过后地表不发生较大沉降、不对道路及管线造成破坏,在工程实施过程中采取了盾构掘进控制、地表注浆加固、洞内顶管注浆加固及施工监测指导施工的信息化施工技术,实践证明是比较成功的.     

越江隧道工程大型泥水盾构进出洞施工关键技术

盾构进出洞施工是上海复兴东路越江隧道工程圆形断面隧道施工的重要环节,其技术的成功与否,将直接影响隧道盾构的正常推进.复兴东路越江隧道工程盾构进出洞段施工难点主要是浅覆土中泥水平衡系统的建立和控制,其进出口段地层的冻结加固处理、洞口的止水设计、盾构轴线控制及泥水平衡控制等都是大型泥水盾构进出洞掘进施工的关键技术.     

软土地层加固对盾构姿态调控及地层变形的影响研究

依托珠海市横琴杧洲软土地层大直径盾构隧道工程，建立未加固和预加固地层大直径盾构掘进数值仿真分析模型，通过改变推进系统荷载分布来施加偏转力矩，研究偏转力矩与盾构机俯仰角之间的关系以及盾构机姿态变化对地层变形的影响。结果表明，造成该工程盾构机初始“低头”状态的重力偏心矩为261 MN·m，地层预加固条件下，使姿态调至水平所需的偏转力矩约为21 MN·m，较未加固情况（111 MN·m）小81.1%；地层预加固条件下正偏转力矩每增加100 MN·m，盾构机俯仰角增加约0.015°，较未加固情况（0.095°）小84.2%；相同负偏转力矩条件下，预加固后俯仰角的绝对值较未加固情况小85.0%以上；地层预加固使地表最大隆起量和最大沉降量均减小95.0%以上。     

盾构始发端头的硬岩处理技术探析

城市地铁建设中已越来越多地采用盾构法施工,而盾构所穿过的地层条件直接决定着盾构掘进能否顺利进行,尤其在盾构始发端头的上软下硬地层对盾构掘进非常不利。文章以广州地铁9号线某区间泥水盾构始发穿越上软下硬地层为背景,对该工程采用地面开挖多个竖井除岩的处理方法进行了研究。研究表明,该方法可安全快速地去除盾构始发端头的硬岩,不但有效解决了盾构始发端头上软下硬地层的问题,同时可免去盾构始发端头的地层加固处理措施。     

复合式土压平衡盾构机在高强度硬岩中的掘进技术分析与研究

硬岩局部侵入地铁隧道开挖断面,往往对盾构顺利掘进提出较大挑战。盾构通过硬岩段时存在的主要问题是滚刀非正常磨损严重,开挖系统综合性能大大降低,造成推进参数异常、贯入度小、掘进速度极低等问题。文章依托深圳地铁9号线工程,对复合土压平衡式盾构掘进通过高强度花岗岩地层时遇到的主要问题和原因进行了分析,提出了应对措施,通过合理配置刀具、及时更换刀具以及合理确定掘进参数确保了盾构安全顺利通过硬岩段。     

南京轨交机场线复合盾构掘进施工技术

南京轨交机场线工程所处地层条件复杂,地质软硬不均,采用复合盾构进行施工。详细分析了盾构在全断面黏土、上软下硬地层及全断面岩层中掘进所存在的风险及应对措施。总结了复合盾构在安山岩及砂岩等地层中掘进的控制要求。其对今后类似地层盾构施工具有借鉴和参考的意义。     

浅覆土砂层土压平衡盾构始发掘进对环境的影响分析

盾构始发和到达安全掘进控制技术是困扰盾构隧道施工的主要难题之一。盾构进出洞施工中,面临掌子面失稳、土体坍塌、涌水涌砂、地表沉陷、盾构"抬头及磕头"等诸多施工风险。本文从基坑及隧道的破坏模式,塑性区分布范围出发,通过有限差分法针对易受扰动的浅埋砂层地层盾构始发段进行了研究,为加固区范围大小的选择提供了依据。研究表明,在不采取加固措施时,基坑开挖后隧道始发段的竖向位移、拱底的隆起和最大纵向挤出变形量均过大,显示基坑将发生坍塌等破坏。当盾构始发段主要加固措施为旋喷桩,加固后的土体的物理参数得到了显著的提升。本文在此基础上得出了旋喷桩的合理加固区域。     

道路隧道盾构施工对既有地铁隧道的影响分析

以北京市展西路道路工程下穿地铁四号线为工程背景,研究了道路隧道盾构施工对既有地铁隧道的影响。建立了三维有限元模型,通过模拟盾构开挖过程,分析了既有隧道在未进行地层加固情况下的反应,确定了既有隧道的危险部位。研究表明,隧道施工对既有隧道的影响较大,需对地层进行加固以减小对隧道的影响;分析了不同的地层加固方案,并对隧道施工中可能出现的问题及解决方法提出了建议。     

砂卵石地层盾构隧道施工对周边环境的影响分析

文章以下穿黄河某盾构隧道区间为研究背景,结合现场实际施工情况及现场监控量测数据,深入分析了砂卵石地层条件下的泥水盾构隧道施工对周边环境的影响问题,并提出了相应的安全控制措施。研究结果表明:在砂卵石地层条件下,左线盾构隧道施工对右线隧道上方堤岸的地层沉降有较大影响;通过对盾构掘进参数进行合理优化,适当提高泥浆浆液参数和同步注浆参数指标,严格控制盾构掘进姿态与泥水压力波动范围,可有效避免对堤岸及邻近建筑物结构安全性的影响。     

盾构直接切削围护墙的设计探讨

在国内地下工程中,盾构进出洞一般采用人工凿除盾构范围的围护墙后再进行掘进的方式,该种方式对地层加固和止水要求相对较高,且存在一定的施工风险,施工费时费力。采用GFRP(玻璃纤维)筋代替围护墙中盾构直径范围内的钢筋,可使盾构在进出洞时直接切削围护墙进行掘进,这样既可以加快施工进度、减少施工风险,同时还可以降低围护墙前地层的加固范围及地层与围护墙间的止水要求,是一种比较经济的施工方法。     

泥岩地层盾构隧道下穿既有成昆铁路无预加固施工安全分析

新建地铁隧道下穿既有运营铁路时,如何在无预加固措施下保证新建隧道和既有铁路的安全,是施工的关键。文章依托成都轨道交通9号线一期工程元华停车场东出入场线盾构隧道近接既有成昆铁路工程,采用有限元软件模拟最不利工况下的工程安全性,通过主动托换补偿地层应力损失的可行性以及岩土物理力学参数变化的敏感性。研究结果表明,在泥岩地层、无预加固、有列车荷载作用、注浆压力控制在0.30 MPa及以上条件下,盾构隧道近接下穿既有成昆铁路施工时,能主动托换补偿地层应力损失,限制围岩塑性区发展,满足铁路线路轨道10m弦高低偏差矢度值≤±0.5 mm的管理规定,确保盾构近接施工时的安全。     

地铁盾构掘进引起的软弱地层沉降分析

昆明地铁首次在含有泥炭质土软弱地层中采用盾构法施工,难度极大。文章依托昆明地铁首期工程实践,考虑含有泥炭质土软弱地层条件下先行隧道施工对后行隧道施工的影响,建立修正的Peck公式对地表沉降进行计算,在此基础上采用数值方法进一步分析该软弱地层条件下地铁盾构掘进引起地层沉降变形规律,并与地层沉降预测经验公式对比。研究表明:本文方法与数值模拟结果以及现场监测数据吻合较好,可以较好地分析含泥炭质土软弱地层中盾构掘进引起的地层变形规律;先施工隧道的外侧地表沉降变化率较大,后施工的隧道外侧地表沉降变化率较小,但横向沉降范围较大;最大沉降量位于两隧道轴线的中线和先施工隧道的轴线之间,主要由先施工的隧道引起。最后,结合盾构施工监测数据,提出了含泥炭质土软弱地层条件下地铁盾构施工地层变形控制技术措施。     

浅埋盾构下穿高铁路基沉降分析及控制

高铁的正常运营对下方无砟轨道的沉降要求极为苛刻,这也间接增加了浅埋隧道穿越既有高铁路基的难度.文章以广州某地铁9号线下穿武广高铁为依托,结合国内新兴的MJS工法,对施工过程进行了全程三维数值模拟分析,结果表明MJS预加固可有效控制盾构施工引起的地层沉降;并据此提出了相应的列车限速、加强盾构掘进参数控制、加强信息化施工水平等确保高铁运营安全的应对措施.     

盾构隧道下穿既有铁路现场测试研究

文章以上海市轨道交通9号线一期工程R413线区间盾构隧道为工程背景,根据现场测试结果对盾构下穿南新环铁路干线时对周围环境的影响以及管片结构的内力变化进行了分析研究。研究结果表明,在盾构掘进过程中,盾构到达和盾尾推出这一阶段对测点沉降速率影响最大,而到后期沉降速率较小;实测的地层压力均小于初始地层应力设计值,这是由于经注浆加固后的地层有效地分担了一部分荷载所致。文中提出的盾构下穿铁路时采取的施工技术措施,可供类似工程借鉴。     

软土地区盾构穿越待改建老旧大堤的变形控制研究

针对国内深厚软土地区盾构下穿改扩建堤坝变形安全控制问题,文章依托上海某典型软土盾构隧道下穿待改扩建堤坝工程,通过对比不同加固方式确定了真空联合堆载预压加固法,现场实测了真空联合堆载预压加固堤坝期间地层变形和孔压变化规律以及盾构下穿期间改扩建堤坝表层变形和隧道自身变形。结果表明:采用真空联合堆载预压加固方法可较好地控制盾构下穿改扩建堤坝的施工风险,真空联合堆载预压法对常规埋深盾构隧道下方约2倍盾构直径范围内的软土有加固效果,双曲线经验法能较好预测软土地区老旧大堤预压加固作用下的地基沉降,盾构穿越预压加固的大堤引发的固结变形沉降较小。