直控式泥水盾构 江底浅埋段施工技术

南宁地铁 3 号线青市区间越江隧道工程,盾构机在泥岩地层施工中存在刀盘结饼、渣土滞排等技术难题, 不仅降低盾构施工效率,更因渣土滞排导致江底段施工时易出现隧顶覆土击穿、盾尾密封失效等施工风险。通 过施工前对盾构机选型,针对泥岩地层段施工技术难题,对盾构机进行针对性设计、改造,在施工中控制及优 化掘进参数等,已有效缓解泥水盾构泥岩地层施工中刀盘结饼、渣土滞排等技术难题,提高泥水盾构泥岩地层 的施工效率,降低江底段泥水盾构的施工风险,对类似工程特别是泥水盾构江底浅埋段泥岩地层施工具有一定 的参考价值。     

高黏度泥岩中盾构掘进 综合技术研究

武汉地铁6号线十标琴台站～武胜路站区间是联系汉阳和汉口两个主城区的关键纽带,并下穿汉江。该区间盾构下穿汉江段具有地层复杂的特点,其开挖断面有强风化、中风化、微风化泥岩,泥岩矿物中黏土矿物含量高,这导致了在盾构掘进过程中刀盘易结泥饼,且由于微风化泥岩存在,进一步加剧了已结泥饼的刀盘的磨损,严重影响盾构掘进。本文以此为依托背景,针对在高粘度泥岩土层中掘进时遇到的掘进参数恶化、刀盘过载跳停、仓压波动大等问题,采取了泥岩的X衍射实验报告分析和电子显微镜分析其组成成分等一系列手段,并结合整个施工过程系统地分析了这些问题产生的原因;之后在实验基础上提出了一套关于泥水平衡盾构施工的物理方法+化学方法的高效组合方法,比如增加刀盘面部冲刷和优化泥浆的流变特性等。实践证明,这些措施有效的提高了掘进速度并节约了很多费用,这对类似盾构施工工程提供了一定的参考价值。     

武汉三阳路越江盾构复合地层 施工关键技术研究与应用

详细阐述武汉三阳路长江隧道工程越江盾构在粉细砂、泥岩与砾岩复合地层中所碰到的掘进困难和刀具 磨损严重的难题,通过对掘进困难、刀具磨损严重的原因分析,主要从盾构掘进参数、刀具配置、泥饼消除与防 治等方面着手进行研究与实践,形成武汉三阳路长江隧道复合地层盾构施工关键技术措施,从而解决粉细砂、泥 岩与砾岩复合地层盾构施工的难题,同时也提出后续同类工程的改进方法。     

长沙地铁越江隧道穿越岩溶地层关键技术研究

研究目的:长沙地铁3号线阜埠河站-灵官渡站区间是穿越湘江及江中橘子洲的越江隧道区间,江底存在不同程度的岩溶发育区,工程及水文地质条件复杂,实施难度大。长沙地区尚无越江隧道长距离下穿江底岩溶强发育区先例,为解决复杂岩溶水底隧道穿越技术,降低施工风险,实现隧道穿越水下岩溶地层,本文对复杂岩溶水底隧道关键技术体系进行研究,以期为类似工程建设提供借鉴。研究结论:(1)对于越江隧道,通过确定合理过江线位方案,绕避岩溶区,能有效地减小岩溶穿越区距离,降低工程风险;(2)岩溶区越江隧道采用泥水盾构掘进工法,工程风险更为可控;(3)对于岩溶处理平台采用水上钢平台,能有效地减小岩溶处理产生的环境影响;(4)岩溶注浆处理通过制定合理注浆方案、注浆参数,保证溶洞处理效果并控制投资;(5)盾构掘进过程需合理控制,工筹安排应结合试验段开展,精细化控制盾构掘进过程;(6)本文关键技术体系对其他同类地层隧道施工具有一定借鉴作用。     

圆砾泥岩复合地层泥水平衡盾构穿越建筑物风险控制

在盾构隧道施工中,盾构穿越地表建构筑物通常是施工过程中的重大风险源,尤其是在复合地层中的盾构施工。面对圆砾泥岩的复合地层盾构掘进,从盾构选型、施工参数控制等方面总结了复合地层盾构下穿建构筑物风险控制。同时对复合地层中盾构穿越圆砾泥岩段的掘进参数变化规律进行分析,着眼于盾构穿越泥岩层的施工控制,提出了圆砾泥岩复合地层盾构施工的风险控制手段,保障了盾构施工的顺利进行。     

越江隧道泥岩段掘进技术研究

以武汉轨道交通3号线穿越汉江段盾构掘进为背景,针对该泥岩段掘进速度慢、扭矩大、泥浆门堵塞、刀 盘结泥饼等技术难题,经过隧道领域专家论证及与高校技术合作,通过数据分析对比,针对性地采取进舱处理泥 饼、改良盾构机循环系统及刀盘冲刷系统、改良泥浆、优化掘进参数、优化掘进方式等措施,从而很大程度上解 决泥岩段掘进中遇到的问题,对类似工程有一定的参考价值。     

越江隧道工程泥水盾构适应性分析研究

研究目的:盾构机选型是盾构法施工的关键环节,盾构的适应性直接决定和影响盾构隧道的施工成本、进度及安全风险。本文结合武汉地铁二号线越江段工程,系统分析了越江隧道泥水盾构选型的适应性,提出相应控制措施。研究结论:基于人-盾构-环境系统工程理念,分析了盾构与工程环境适应性的基本概念与内涵,具体针对高水位、浅覆土、复合地层等工程环境特点,分别提出了防止开挖面失稳、江底冒浆、泵吸口堵塞、盾尾漏浆、隧道上浮等方面的施工控制措施,从而降低和控制盾构江底段施工风险,并为类似工程提供有益参考。     

粉质黏土地层隧道盾构施工渣土改良剂试验

研究目的:盾构掘进过程中,渣土的流动性、止水性、流塑性是盾构掘进效率及盾构机使用寿命影响的主要影响指标,因此对不同地层渣土性质的改良以满足施工要求极其重要。本文针对成都地区粉质黏土地层盾构施工,研发适用于粉质黏土地层专用渣土改良剂分散型泡沫剂。通过室内对渣土容重、流动度、黏附性等的测定,筛选出最好的改良剂配方。对成都地铁7号线盾构区间强风化泥岩地层渣土进行改良试验,分析不同泡沫剂对现场盾构掘进参数、泡沫消泡量、渣土性状的影响。研究结论:(1)通过配比试验及发泡效果检测,得到了多组泡沫稳定性和同类产品性能相当甚至更优的基准泡沫剂,泡沫半衰期在20 min左右,5 min消泡率在3%以内,完全满足盾构施工要求5 min内消泡不大于5%的指标;(2)针对粉质黏土地层特点,研制了分散型泡沫剂S53-JSSA-6(DCA),通过室内渣土改良试验,验证了其对粉质黏土的改良效果,加入分散型泡沫剂后较大程度地降低了粉质黏土的黏附性,可降低盾构在粉质黏土地层的结泥饼风险;(3)分散型泡沫剂DCA在强风化泥岩地层的应用试验表明,分散型泡沫剂的产品性能能达到巴斯夫同类泡沫剂,完全满足现场强风化泥岩地层的盾构施工要求;(4)本试验结果可为粉质黏土地层盾构隧道施工渣土改良研究问题提供参考。     

穿越湘江水下岩溶发育区地铁盾构选型研究与应用

长沙地铁3号线越江隧道穿越湘江岩溶发育区,盾构施工风险高。针对沿线砾岩夹泥质砂岩复合地层、断裂破碎带和复杂岩溶地层等特殊地质条件,考虑水下高水压等因素影响,对地铁盾构选型进行研究。考虑不同施工风险,对盾构各关键部分进行设计与改进;对岩溶地层进行注浆预加固处理,分析泥水盾构对穿越复杂岩溶地层的适应性。采用改进的泥水盾构成功穿越湘江水下岩溶发育区,掘进效果良好,表明泥水盾构选型对穿越湘江水下岩溶发育区隧道的施工环境是合理且适应的。     

南宁地铁1号线交叠盾构隧道施工控制技术

以南宁地铁1号线一期工程的2个区间盾构隧道工点为背景,对圆砾泥岩复合地层中盾构隧道上下交叠施工的主要技术进行探讨。在此类地层中交叠隧道施工应采用下部隧道地层加固、临时支撑系统保护、上部盾构优化掘进控制的综合控制措施,为交叠段工程安全提供保障,降低施工风险,对南宁等地区类似地层中的交叠盾构隧道施工具有指导意义。     

西安地铁二号线试验段区间盾构机选型及经验

研究目的：通过对西安地铁试验段工程盾构选型的研究,为西安地铁后续工程的盾构选型提供参考,掌握盾构选型的关键技术． 研究方法：分析了西安地铁试验段工程区间隧道所穿越地层的地质及水文,针对不同类型盾构机的结构特点进行分析、论证,通过对盾构类型与地质的关系分析,从地层适应性、刀具布置、施工成本等方面对盾构选型进行了详细阐述和比选． 研究结果：通过对工程地质、水文地质及不同类型盾构的分析,完成了适应于西安地铁二号线试验段工程的盾构选型,得出西安地铁二号线试验段工程最适合使用土压平衡盾构机施工,并对盾构施工的关键技术进行了探讨,为今后类似工程提供参考．     

西安地铁2号线试验段区间盾构机选型及施工经验

研究目的:通过对西安地铁试验段区间工程盾构选型的研究,为西安地铁后续工程的盾构选型提供参考;针对黄土地区特殊地层对盾构施工的关键技术进行研究,以及西安地铁2号线试验段工程施工经验的介绍,掌握西安黄土地区盾构选型及施工的关键技术.研究结果:通过对西安地铁2号线试验段区间的工程地质、水文地质及不同类型盾构机的分析,完成了适应于该段工程的盾构选型,得出西安地铁2号线试验段工程最适合使用土压平衡盾构机施工.针对黄土地区特殊的地质状况,对盾构施工的刀盘、刀具、螺旋输送机、加泥及加泡沫系统、推进油缸等影响盾构施工的关键技术进行了探讨,同时对试验段工程施工经验进行分析,为今后黄土地区盾构工程提供参考.     

石家庄无水砂层盾构选型分析

研究目的:随着盾构法施工隧道技术在城市地铁建设中的推广和应用,盾构选型成为盾构施工过程中的关键环节。本文针对无水砂层土压平衡盾构施工中的盾构选型问题,研究盾构选型对地表沉降的影响,并总结选型规律。基于石家庄地铁的无水砂层盾构施工数据对几个区间的盾构选型作出评价,从而找出关键影响因素。研究结论:(1)在该地区选用面板式刀盘、40%开口率的小松盾构机所造成地表沉降值为11~14 mm;(2)在该地区选用复合式刀盘、35%开口率的海瑞克盾构机所造成地表沉降值为7~10 mm;(3)当进行盾构选型时应选择合适刀盘型式,优先考虑小开口率和小刀盘扭矩的盾构机型,以此提高开挖面的稳定性,减小盾构开挖所造成的不良影响;(4)本研究成果可为类似隧道工程的盾构选型提供参考依据。     

上软下硬地层盾构施工多源沉降数据演化规律

研究目的:上软下硬地层为城市地铁施工中的一种特殊地质,在这种地层中,盾构施工的条件与已有经验公式的假设条件存在差异,并有可能对衬砌、箱涵与管线结构造成工程风险。因此,有必要基于实际工程的监测数据进行针对性的研究。研究结论:本文基于长期施工监测数据的分析,对于某城市地铁上软下硬地层的盾构施工,有如下结论:(1)本区段单线盾构施工时,横向沉降槽形状会受到施工工况的影响,基本符合Peck曲线,最大沉降值大致位于开挖隧道中心线处,产生了较为显著的地表沉降,最大值接近30 mm;(2)本区段盾构施工地表沉降纵断面沉降曲线形状分为4个阶段,掌子面通过时出现较大日沉降;(3)本区段上软下硬地层盾构施工过程中,因为隧道衬砌、箱涵、热力管线自身具有一定刚度,盾构施工时结构沉降会小于土体沉降;衬砌沉降幅值在[-1,+2]mm区间,箱涵、热力管线沉降幅值在[-12,+1]mm区间;(4)本研究成果可为类似上软下硬地层地铁盾构施工设计与施工提供参考。     

数值分析结合自动化监测技术在地铁下穿工程中的应用

为确保地铁双线盾构隧道长距离平行下穿既有建筑物的安全,采用FLAC3D有限差分软件建立模型,获得施工过程中地铁盾构隧道所引起的该建筑结构的变形规律及影响范围,并提出针对性的监测方案。结果表明:(1)根据理论计算及实际监测,盾构隧道施工对既有建筑结构的影响范围为隧道上方及两侧20 m横向范围,因此应对该范围内的建筑结构进行重点监测;(2)为降低由于盾构施工造成的地层损失,及时对区间下穿既有建筑段下方隧道拱部管片外侧地层进行二次注浆加固很有必要,通过监测可知,该建筑结构最大绝对沉降值约为9.5 mm,最大差异性沉降值为10.5 mm,均满足评估单位给出的安全指标;(3)采用自动化监测手段,实时掌握建筑物的变形数据,通过调整盾构推力、土仓压力、掘进速度等掘进施工参数,最大程度降低对既有建筑结构的扰动。     

大直径公轨两用越江隧道消防设计技术创新

武汉三阳路长江隧道是世界上首座城市道路与地铁合建的盾构隧道,隧道的消防设计是保证工程运营安全的重点和难点。针对公轨两用越江隧道的工程特点,消防设计采用了消火栓系统、泡沫-水喷雾灭火系统、灭火器系统联用的方式,并配备自动灭火系统和气体灭火系统。对消防系统的设计原则、系统布置、关键技术参数、设备选型以及技术创新等进行重点阐述。     

泥岩地层盾构施工渣土改良技术研究

针对泥岩地层盾构施工过程中易出现结泥饼现象,以南宁3号线盾构施工为工程背景,研究了渣土改良关键技术:通过优化刀具配置、改造渣土改良系统以及研究分散剂的最佳配比,防止了渣土黏附在刀盘、土仓及螺旋输送机内部,有效解决了结泥饼和堵塞问题,从而减轻了转动刀盘的运行负荷;同时,通过添加改良剂改善了土体的性能,确保了盾构机排土顺畅,从而提高了掘进速度,并保证了开挖面稳定。研究成果具有一定的应用价值,为类似地层土压平衡盾构施工提供参考和借鉴。     

南昌上软下硬地层土压平衡盾构渣土改良技术研究

以南昌地铁一号线5标中山西路站—子固路站盾构穿越上覆砂砾下卧泥质粉砂岩复合地层为背景,通过矿物成分分析,得知泥质粉砂岩中高岭土、伊利石和蒙脱土等黏土矿物成分含量高达40.5%,是现场盾构隧道容易结泥饼的关键原因。在室内试验成果的基础上,提出了渣土改良方案,并结合现场实施效果,相应地修正了现场渣土改良参数。总体而言,上覆砂砾下卧泥质粉砂岩复合地层土压平衡盾构渣土改良,每环管片所需泡沫剂确定在63~82 L,注水量为6~8 m3。     

硬质膨胀性黏土地质泥水盾构掘进施工技术

依托扬州瘦西湖隧道盾构段工程,通过施工过程和试验结论,列举了盾构机在下穿全断面硬质膨胀性黏土地层时所碰到的一系列施工难题,解析了出现这些施工难题的原因;再结合施工过程中的一些实际做法,来重点说明是如何应对盾构机结泥饼、气压仓大块黏土堆积以及泥水环流系统堵塞等问题;最后提出在硬质黏土地质,盾构机选型时要注意的问题。     

越江地铁盾构隧道始发安全风险控制研究

研究目的:盾构出洞及始发的安全风险控制是盾构法隧道施工一个非常重要的环节.结合武汉轨道交通2号线地铁越江隧道泥水盾构工程实际,提出盾构出洞及始发施工的安全风险控制体系,并分析安全风险控制的工程效果,为类似工程提供有益参考.研究结论:(1)快速、有效、可靠地建立工程环境性状与盾构施工参数的平衡状态必须通过事前控制、事中控制和事后控制等完整的施工过程安全风险控制体系来实现;(2)始发过程中应按照有关规范沿隧道纵向轴线位置布设工程监测点,在盾构推进过程中进行跟踪监测,并利用地铁工程安全预警系统进行监测数据的动态分析、预警和反馈,为调整始发掘进段的施工参数提供决策依据.