基于离散元法的路面材料螺旋输送机运输效果分析

为分析不同主轴直径、叶片倾角对路面螺旋输送机输运效果的影响,对路面螺旋输送机、焦油沥青颗粒进行实体测量,建立路面螺旋输送机UG模型导入EDEM软件中,并建立合焦油沥青颗粒进进行分析,得知路面螺旋输送机拐角处焦油沥青颗粒速度较小,且其运动方向并非路面螺旋输送机轴与叶片的传输方向。在路面螺旋输送机拐角处以17.1s～18.0s时间段内路面螺旋输送机出口处的焦油沥青颗粒数目为评价指标,分析不同主轴直径、叶片倾角对输运效果的影响。据此,在不同给料率的情况下进行验证,仿真结果显示:路面螺旋输送机入口处每秒生成焦油沥青数目为3000、5000、7000时,均出主轴直径为4400mm左右,叶片倾角为30°左右时路面螺旋输送机出口处的焦油沥青颗粒数目最多。当主轴直径与叶片倾角相同时,随着给料率的增加,路面螺旋输送机出口处的焦油沥青颗粒数目逐渐减小,其最大值出现在入口处数量为3000,主轴直径为440mm与叶片倾角为30°时,其值分别为10992个与10968个。试验与仿真所得结论一致,该结果为其他路面螺旋输送机的研究设计提供理论基础与依据。     

岩质地层盾构掘进施工控制参数分析

盾构机掘进施工参数的影响因素繁多,盾构机各参数之间的相关性研究主要以理论分析为主,盾构掘进施工参数的影响因素与影响机制难以阐明。文章对大连岩质地层中土压平衡盾构掘进施工控制参数进行了收集与分析,结果表明:盾构机的总推力与顶推速度、刀盘转速与刀盘扭矩以及螺旋输送机转速与其扭矩的相关性均不显著;因岩质地层中土拱效应明显,盾壳与围岩之间的摩阻力较小,总推力主要用于提供刀盘与开挖面之间的水平相互作用力;盾构机的螺旋输送机转速与盾构机顶推速度之间的相关性显著;螺旋输送机通过转速来调整土舱饱满度,进而影响开挖面上被切削的土体进入土舱内的难易程度,因此螺旋输送机的渣土输出效率对顶推速度与刀盘扭矩影响明显。     

深圳地铁11号线大直径盾构适应性设计

由于机车提速的需要,城市地铁隧道采用大直径盾构施工是未来的发展趋势,深圳地铁11号线在国内首次采用φ6.98 m大直径土压平衡盾构施工。文章针对深圳地铁11号线11301标段盾构施工过程中所遇到的球状风化体区间掘进难度大、软弱不均地层盾构掘进姿态难控制及软粘土地层易引起刀盘结泥饼等三大难题,从主驱动配置、刀盘刀具设计、盾体设计、螺旋输送机设计及碴土改良系统设计等方面对盾构进行了针对性的适应设计,并提出了大直径盾构设计优化建议,能够为大直径盾构设计及其应用起到指导作用。     

高压富水碎裂状岩层小半径曲线盾构隧道施工技术

在不良岩土工程条件下,盾构施工将会遇到刀具切削效果差、掘进参数设置不合理以及喷涌等技术难题。文章针对福州地铁高压富水、碎裂状岩层和长距离小半径曲线等施工难点,通过对滚刀切削力的理论计算,分析了刀具的力学性能,提出了合理的刀具配置、掘进参数和刀具更换时机;通过实践探索,采用了螺旋输送机改造、出碴控制和地面降水相结合的防喷涌措施;通过数值模拟方法分析了小半径曲线段盾构掘进开挖面稳定情况,并总结出了长距离小半径曲线段盾构掘进以及姿态控制措施。结果表明:(1)盾构机在碎裂状岩层中掘进时,岩块对于刀具的侧向冲击力很大,需对滚刀采取加固措施;(2)在总推力上升4 000～7 000 kN、扭矩上升1 000～1 500 kN·m、掘进速度小于10 mm/min时,应结合碴样情况,考虑在合适的时机进行换刀;(3)采用所研发的螺旋输送机防喷涌装置,结合地面降水和出碴控制措施,可有效减少喷涌的发生;(4)本工程盾构机在小半径曲线上长距离掘进过程中,轴线最大偏移量、管片安装高程偏差均满足盾构施工规范要求。     

高压富水碎裂状岩层小半径曲线盾构隧道施工技术北大核心CSCD

在不良岩土工程条件下,盾构施工将会遇到刀具切削效果差、掘进参数设置不合理以及喷涌等技术难题。文章针对福州地铁高压富水、碎裂状岩层和长距离小半径曲线等施工难点,通过对滚刀切削力的理论计算,分析了刀具的力学性能,提出了合理的刀具配置、掘进参数和刀具更换时机;通过实践探索,采用了螺旋输送机改造、出碴控制和地面降水相结合的防喷涌措施;通过数值模拟方法分析了小半径曲线段盾构掘进开挖面稳定情况,并总结出了长距离小半径曲线段盾构掘进以及姿态控制措施。结果表明:(1)盾构机在碎裂状岩层中掘进时,岩块对于刀具的侧向冲击力很大,需对滚刀采取加固措施;(2)在总推力上升4 000～7 000 kN、扭矩上升1 000～1 500 kN·m、掘进速度小于10 mm/min时,应结合碴样情况,考虑在合适的时机进行换刀;(3)采用所研发的螺旋输送机防喷涌装置,结合地面降水和出碴控制措施,可有效减少喷涌的发生;(4)本工程盾构机在小半径曲线上长距离掘进过程中,轴线最大偏移量、管片安装高程偏差均满足盾构施工规范要求。     

石家庄砂土地层土压平衡盾构渣土改良试验研究

砂土地层流动性较大,是典型的力学不稳定地层。土压平衡盾构在砂土地层条件下施工时,容易出现刀盘、刀具等异常磨损、刀盘扭矩和推力增大、开挖面失稳崩塌、喷涌等问题。基于此,文章以石家庄地铁1号线2期某区间砂土地层土压平衡盾构施工为例,首先进行室内渣土改良剂试验、坍落度试验和搅拌试验,而后将试验成果应用于施工现场,并对土体改良后的施工数据进行了分析。结果表明:泡沫浓度为6%、泥浆浓度为16%时改良剂性能较好,满足盾构施工要求;泥浆注入比为8%、泡沫注入比为60%是最佳改良方案,此时坍落度在100～200 mm范围内,搅拌扭矩小,且波动幅度低;在一定范围内,随泡沫注入比的增加,掘进时的扭矩切深指数、螺旋机扭矩、土舱土压波动等都会减小,有利于盾构施工,但泡沫注入不宜过量。     

复合地层盾构隧道泡沫改良碴土试验研究

盾构长距离穿越复合地层时,会出现喷涌、刀盘结泥饼、刀盘扭矩过大、刀具磨损严重等施工问题。文章通过自制泡沫发生装置,进行了泡沫改良碴土试验,分析了不同泡沫注入率下全风化、复合、强风化地层碴土的各项物理参数变化情况。试验结果表明:注入泡沫可有效降低碴土的渗透性系数、粘聚力和内摩擦角;使用注入率为20%的泡沫处理改良碴土,其渗透性系数可降低至10-6m/s,满足盾构隧道施工的抗渗要求;盾构掘进强风化土、复合土、全风化土时,满足理想状态下土体"塑性流动"要求的最优泡沫注入率分别为30%,10%和10%。     

中国中铁盾构在成都地铁砂卵石地层中的施工应用

针对成都地铁富水砂卵石地层施工中存在的盾构扭矩偏小,刀具、刀盘、螺旋机磨耗严重,碴土改良效果不好,以及地表后期沉降明显等问题,文章介绍了中国中铁盾构的设计改进措施,其中盾构主驱动扭矩的合理设计、贯入度的精确选择,可有效防止刀盘卡壳或转速自动降低所造成的施工风险;盾构刀盘的合理设计和刀具布置,可减少碴土堆积和结泥饼现象,同时对碴土起着有效的搅拌作用。有效的碴土改良技术,降低了刀具的磨损,减少了换刀次数,延长了换刀里程。实践和研究结果表明,中国中铁盾构能适应富水砂卵石地层的施工,地表后期沉降满足规范要求。     

中铁装备将设计制造超大直径盾构机

<正>2017年9月,中铁工程装备集团有限公司中标深圳市春风隧道工程超大直径盾构采购项目,中标金额达3亿多元。中标的泥水平衡盾构机直径达15.8 m,整机约4 300 t,长约140.0 m,是迄今我国自主设计制造的最大直径泥水盾构机。该盾构机集合了超高承压能力系统集成设计、常压换刀刀盘技术、伸     

砂土地层中全断面盾构掘进机顶进推力和刀盘切削扭矩的模型试验研究

在盾构的掘削过程中,千斤顶顶进推力和刀盘切削矩是重要的施工参数,它不仅决定着施工速度的快慢,而且还影响着刀盘转动速度、螺旋机出土速度等其它参量。为此,文章通过开展土压平衡盾构的掘削模型试验,研究在不同埋深、不同刀盘开口率以及不同土性时顶进推力和刀盘扭矩的变化规律,并对其相互影响进行了分析。     

土压平衡式盾构施工用泡沫混和土透水性试验研究

文章从土力学角度研究了泡沫混和土这种多相介质的透水性,借助于改进的变水头试验方法,得出了泡沫掺入量、泡沫稳定性和土体性质对泡沫混和土透水性的影响规律.从进水量和出水量的变化,以及泡沫混和土的微观结构,分析了泡沫混和土透水性降低的机理.最后,对于泡沫掺入土体防治土压平衡式盾构施工中喷涌的效果作了简要的评价.     

泥质粉砂岩地层泥水盾构防止刀盘结泥饼针对性改进

文章以南昌市轨道交通1号线泥水盾构工程为背景,针对泥质粉砂岩地质条件下盾构施工过程中出现的掘进参数异常(平均掘进速度为6~10 mm/min,刀盘最大扭矩达到3 200 kN·m)、刀盘结泥饼、碴土结泥团等不良现象,从刀盘开口率设计、刀具布置及刀高设置优化等方面进行了刀盘刀具配置针对性设计,以降低出现结泥饼现象的可能性;同时,在分析泥水盾构冲刷系统工作原理的基础上,结合地质特点,对原冲刷系统进行了改造与优化分析。工程应用结果表明,改进后盾构掘进速度能够达到20 mm/min,总扭矩能被控制在2 000 kN·m以内,满足了工程施工需求。     

运用盾构掘进参数跟踪判断滚刀损坏的研究

目前盾构滚刀磨损的判断通常是经验性的。文章在文献[6]运用盾构掘进参数判断刀具损坏的分析计算方法基础上,进一步考虑了土舱压力的影响,对掘进速度和刀盘扭矩计算模型进行了修正;依托具体工程实例,运用修正计算模型分别对土压平衡盾构、泥水平衡盾构以及TBM等在硬岩中的掘进数据与滚刀情况进行了跟踪判别研究。结果表明,计算结果与滚刀磨损情况比较吻合,该方法对判断滚刀损坏具有可行性、参考性。     

盾构刀盘开口率对掘进参数影响的模型试验研究

文章通过模型试验,对盾构开挖过程中刀盘开口率对盾构各参数之间的影响进行了研究,试验监测了不同刀盘开口率条件下盾构土舱面板处压力的变化情况以及土压力的传递和分布状态,研究了盾构刀盘开口率引起的土舱内外压力变化规律,同时对开挖面和土舱面板之间的压差进行了讨论,基于试验研究内容,进一步利用粘性流体力学理论建立了相关公式,可以简要分析土舱内外压差的影响因素;讨论了刀盘开口率对刀盘挤土效应和刀盘扭矩的影响关系,提出了两种不同的挤土效应机制,试验结果显示仅靠刀盘推力引发的挤土效应约占全部挤土效应的70%,刀盘转动引发的挤土效应占30%左右,系统分析了刀盘开口率、刀盘扭矩以及挤土效应之间的内在关联。     

泡沫剂对土压平衡盾构主要掘进参数的影响研究

为实现土压平衡盾构快速高效掘进,文章依托厦门地铁2号线3标湿地公园站—五缘湾站区间盾构施工,进行盾构主要掘进参数的影响因素研究,分析了泡沫剂参数与盾构掘进参数的内在关系。通过4种泡沫剂的室内配比试验,并结合现场试验,研究泡沫剂浓度、气液比和泡沫注入比对改良土体的内摩擦角和容重的影响。结果表明,泡沫剂浓度增大1%,渣土内摩擦角减小约2.43°;泡沫剂各参数对刀盘扭矩影响程度是泡沫浓度泡沫流量膨胀率,对盾构推力影响程度是泡沫浓度膨胀率泡沫流量,泡沫浓度对两个掘进参数的影响都最大。当采用改变泡沫系统参数来改善掘进状况时,优先选择改变与掘进参数具有显著线性关系的泡沫浓度,来控制盾构推力和刀盘扭矩达到合理的数值范围,保证盾构安全、顺利掘进。在该工程施工中,泡沫浓度每提高1%,盾构推力平均减小约1 710 kN,刀盘扭矩平均减小约316 kN·m。     

全断面富水砂层浅埋盾构隧道下穿平房群施工参数研究

盾构在富水砂层中掘进时,容易出现喷涌、地表沉降大、流砂等现象,给掘进施工带来很多问题和困难,尤其是在全断面富水砂层中掘进时,如何控制盾构施工参数显得极其重要。文章结合广州地铁21号线水西站—长平站盾构区间隧道工程实例,考虑了工程实践中盾构穿越全断面富水砂层且下穿薄弱基础的水西村民房建筑的情况,进行了盾构施工措施及试验段掘进参数分析,确定了盾构下穿水西村民房建筑的施工参数。监测结果表明:参数实际控制值与分析拟定值接近,地表沉降可以控制在5 mm内,房屋沉降可以控制在10 mm内,验证了参数选取的正确性。盾构在全断面富水砂层中下穿平房群时,实际土舱压力高于静止土压力,同步注浆量不低于1.6倍的理论值,提高土压力和推力可以有效降低平房群的沉降值。     

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。     

大直径铁路盾构隧道设计及选型技术研究

文章依托太原市铁路枢纽西南环线东晋隧道盾构设计与施工实例,从工程地质、水文地质、周边环境及风险控制等方面,对盾构隧道的设计与选型进行了适应性分析与探讨。结果表明,盾构选型是盾构隧道施工的关键,应掌握详尽的地质勘察资料,有针对性地选择盾构机类型和确定盾构机相关技术参数;盾构施工中加强碴土改良及注浆系统的配置,能较好地控制地层沉降;采用大直径土压平衡盾构机在周边环境复杂的地层中施工是可行的,能够最大程度减小对城市居民生活的影响。     

大断面泥水盾构隧道穿越河流施工技术探讨

随着城市交通的快速发展,在长三角等河流众多的区域建设大断面短距离河底隧道的需求急剧增加。采用盾构法在河流下方进行隧道施工时,为了满足线路坡度要求,河底段覆土往往较浅,而且盾构在河流驳岸处推进时,覆土深度变化较大,切口水压较难控制,从而增加了施工风险和施工技术难度,成为影响工程安全的关键问题。文章以江阴澄江西路隧道工程为背景,首先分析了河底浅覆土和河流驳岸处的施工风险;其次,为了降低大直径泥水盾构隧道穿越河流段的施工风险,提出了对闸桥河驳岸边及河底进行加固的技术措施;同时,在盾构掘进过程中选取合适的施工参数并采取相应的施工控制措施,综合采用多种手段为盾构顺利穿越河流段施工提供了有力保障,可为类似工程提供借鉴。     

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。