充气式高压橡胶气囊在隧道盾构密封工程的应用

在隧道盾构机进出洞施工中采用充气式高压橡胶气囊作为一种密封工程应用新方式,是对传统密封方式的改进提高,文中阐明了该密封装置的组成及结构特点,从密封原理、性能参数、气囊选型设计、安装操作流程等方面进行计算分析,这种充气式高压橡胶气囊实现了进出洞门与盾构机外壳的可靠密封,防止了渗水涌沙的发生,该密封方法安装操作简单,辅助工程施工量少,密封效果好,可靠性高,大大降低施工成本的同时,也降低了施工渗漏事故的风险性,在盾构机进出洞密封工程中逐渐得到了广泛应用。     

隧道盾构机进出洞施工技术

盾构的进出洞工序是盾构法建造隧道的关键工序。该文阐述了盾构进出洞施工的重要性,介绍了稳定正面土体、基座及后座的设置、洞口间隙的密封等施工技术。     

青草沙工程浦东工作井盾构进洞土体加固技术

盾构进出洞风险防范历来是盾构施工中的重中之重。该文介绍了青草沙原水隧道中搅拌桩结合垂直冻结的盾构进洞加固施工方法。由于隧道埋深较深,该工程首次将接钻杆的超深搅拌桩施工工艺引入到盾构进出洞加固中来,同时辅以洞门垂直冻结的措施,确保盾构顺利进洞。     

客大盾构区间端头井加固技术比选

以广州轨道交通3号线客大盾构隧道为背景,通过对盾构隧道施工过程中几种不同类型的土压平衡盾构施工的进出洞加固施工方案的分析,比较其各自的优缺点,并结合其工程经济性进行判断,最终决定采用钻孔桩加固盾构端头作为盾构隧道的进出洞方案。     

盾构进出洞洞门环形冻结加固温度场数值分析

盾构进出洞时洞门间隙的密封止水问题是盾构隧道施工中的一个关键问题。文中提出了一种洞门环形冻结密封止水装置及其施工方法,并采用数值建模分析该环形冻土帷幕温度场的发展规律。研究结果表明:盾构进出洞洞门环形冻结密封止水装置封堵能力强且见效快,特别适于具有承压水的含水地层中;工程中宜布设1根环形冻结管,其最终形成的冻土帷幕可有效封堵洞门间隙,满足密封止水加固要求;从冻结30d开始,冻结时间每增加10d,其冻土帷幕厚度增加约0.1m;最终盐水温度每降低10℃,其冻土帷幕厚度增加约0.2m;采用降低最终盐水温度的方法比延长积极冻结时间的方法好,其加固密封止水效果前者比后者提高一倍。所得结果可为今后类似工程设计提供技术参考依据。     

盾构隧道施工风险与规避对策

归纳地铁安全事故的类型及特点,介绍目前国内外盾构隧道情况,尤其是北京盾构隧道情况,分析盾构隧道施工的优点和不足之处,论述盾构隧道施工风险研究的必要性。重点分析盾构隧道施工的11种主要风险,即：地质预报准确性、盾构机适应性和可靠性、盾构进出洞施工、开挖面失稳、盾尾密封失效、软硬不均且差异性较大地层施工、较大的地层损失及不均匀沉降、开挖面有障碍物、隧道上浮、联络通道施工、明挖基础失稳等,并一一提出切实的规避对策。同时对国内外盾构隧道施工事故典型案例的情况及原因进行详细介绍和剖析。可为今后盾构隧道施工风险的分析、预测、防范及规避提供指导。     

超大直径泥水盾构出洞施工风险管理

盾构法隧道出洞段施工是盾构施工的关键环节,风险控制点多面广,风险管理是其中的重点工作。该文以上海长江越江隧道工程上行线盾构出洞段施工为工程实例,阐述了盾构出洞如盾构设备管理、洞口土体加固、浅覆土段推进、止水密封装置、隧道上浮、地面建构筑保护等重要风险控制点的风险分析及控制措施。     

盾构在复杂地质条件下的进出洞施工技术

以上海地铁9号线二期2标段源深路中间风井盾构进出洞为例,介绍土压平衡盾构机在遇到超深埋、承压水层、冰冻法、小曲线半径、盾构沿曲线轨迹在风井内平移以及盾构近接重要建（构）筑物等技术难题时,通过方案优化,制定切实可行的对策：强化洞门止水、采用切线进洞和补偿法出洞、提前对近接建筑物加固等措施,安全顺利地完成盾构进出洞施工。     

盾构在砂性土层中进出洞施工的风险控制

该文依据上海地区砂性土层,围绕土压平衡盾构在砂性土层中进出洞的几种涌砂情况进行分析,并提出针对性的防漏、堵漏等施工技术措施,为盾构施工中类似风险控制起到些许参考作用.     

浅覆土强透水砂卵石地层大直径泥水盾构干接收施工技术

为解决浅覆土强透水砂卵石地层大直径泥水盾构的接收难题,以常德沅江大直径泥水盾构隧道为依托,提出干接收施工技术,采用端头加固区RJP超高压旋喷加固、端头垂直冻结、塑性混凝土连续墙施作的联合加固手段,提高端头加固区整体结构的稳定性,为盾构接收创造条件。在盾构干接收过程中,通过控制各项施工参数、精确掌握施工时机要点,保证盾构顺利穿越既有管线及加固区,管线和地表最大沉降分别控制在6 mm和5 mm以内,确保盾构精确出洞。在洞门钢环内安装洞门刷防止盾构出洞时土体流失,同时增加盾构出洞过程中同步注浆量,并对管片进行槽钢连接固定,保证盾构出洞过程盾尾及支护安全。     

盾构隧道管片密封垫防水失效模式及改善研究

为探究盾构隧道防水失效形态、接缝密封垫失效模式及密封垫防水能力改善方法,首先基于统计资料,分析在建盾构隧道渗漏的宏观形态; 其次利用ABAQUS软件建立二维模型,采用平均接触压力作为评价指标,分析盾构隧道管片接缝处于不利工况下的失效模式; 最后结合橡胶硬度参数、密封垫孔洞参数调整,研究密封垫防水性能改善方法。主要得到如下结论： 1）错缝拼装盾构隧道渗漏的主要形态是管片接缝渗漏,且多发生在T字缝。2）对密封垫防水危害最大的是管片接缝张开和外张角,且渗漏均发生在密封垫与密封垫接触面。3）密封垫垫间平均接触压力与橡胶硬度呈线性正相关; 从密封垫垫间平均接触压力的保持效果来看,调整闭合孔的效果最好。     

盾构隧道管片接缝复合型密封垫选型设计研究

为研究盾构隧道管片接缝复合型密封垫中遇水膨胀橡胶块对其防水性能的影响,从复合型密封垫遇水膨胀橡胶块二次防水效应出发,提出基于遇水膨胀橡胶块几何尺寸及截面形式的复合型密封垫选型设计方法。利用该选型方法对中孔通用型复合密封垫进行数值选型分析,采用ABAQUS网格间求解变换技术,研究不同遇水膨胀橡胶块截面类型和尺寸对复合型密封垫防水性能的影响,得到复合型密封垫防水性能和压缩性能的变化特征,确定原复合型密封垫的最优化选型结果。结果表明： 1）考虑遇水膨胀橡胶的防水性能后,复合型密封垫的二次防水性能有所提高; 2）与六边形截面形式的遇水膨胀橡胶块相比,梯形截面形式的遇水膨胀橡胶块能够大幅提升中孔复合型密封垫的防水性能; 3）复合型密封垫的压缩量与压缩力的关系呈现出阶段性变化特征,变形较小时表现为线性关系,随着变形逐步增大逐渐过渡为非线性关系。     

盾构隧道管片接缝密封垫防水技术的现状与今后的课题

在追溯盾构隧道接缝防水密封垫的技术发展历程的基础上,通过对防水密封垫材质选用与加工方式,弹性橡胶、遇水膨胀橡胶及复合橡胶密封垫各自的功效及其在不同隧道类别、不同使用条件下的应用,单道密封垫与双道密封垫设置的评价等反映密封垫防水技术的现状,进而提出劣质密封垫或受损密封垫取代、管片接缝密封垫的设计与应用等研究课题。     

不同错台量对复合型密封垫影响及长期防水预测

为研究盾构隧道管片接缝不同错台量对复合型密封垫防水性能的影响,从复合型密封垫遇水膨胀橡胶块二次防水效应出发,在不同错台量条件下分别从密封垫-密封垫接触面和密封垫-密封槽接触面2 个方面分析复合型密封垫防水渐进失效机制,同时基于阿累尼乌斯方程的“P-T-t”三元模型对复合型密封垫长期防水性能进行预测。研究结果表明: 1) 复合型密封垫遇水膨胀橡胶块发生膨胀作用,能够有效增加密封垫间接触面应力,并且密封垫渗漏处主要出现在密封垫与密封垫接触面上; 2) 对于密封垫与密封槽接触面防水能力,随着接缝错台量的增大,对遇水膨胀橡胶块膨胀作用的影响显著; 3) 管片接缝间的张开量和错台量对复合型密封垫的长期防水性能影响显著,并且复合型密封垫长期防水性能随着老化时间先急剧下降后达到平稳状态。     

耐高水压盾构用盾尾密封油脂及其性能表征

针对国内跨江越河等高水压(0.4~0.8 MPa)盾构施工所需盾尾密封油脂被进口产品垄断的难题，通过正交试验研究盾尾密封油脂各个配方组分之间的相互作用。结果表明: 1)增稠流变剂的引入，提供了层间距为5~10 nm的片层结构，为基础油和聚异丁烯提供了进入空间，实现了增稠分散，提高了耐高水压盾尾密封油脂的剪切流变性，保证了稠度与泵送性的平衡； 2) 不同尺度的天然可降解纤维与配方中其他组分形成复合纤维增强阻水结构，使得耐高水压盾尾密封油脂的水击穿压力达7 MPa，是进口产品的1.75倍。在实现盾尾密封油脂稠度和泵送性适中的同时，大大提高了盾尾密封油脂的抗水压密封性，为我国跨江越河等高水压复杂地层盾构用高端盾尾密封油脂的进一步研发与转化打下坚实的基础。     

基于有效接触应力的大张开量盾构隧道密封垫防水性能分析

针对高水压作用下大张开量盾构隧道接缝防水密封垫的设计与选型,提出有效接触应力概念。 依托南京和燕路过江隧道工 程,利用大型有限元软件ABAQUS建立完整的沟槽、橡胶止水条带与弹性密封垫的数值模型,对典型错台及张开工况下管片接缝防 水性能进行分析,揭示大张开量条件下管片接缝密封垫错台及张开时的变形与接触应力分布特性。 研究结果表明: 1)密封垫与密 封垫接触面上的扭曲交互能提高接触面上的有效应力占比; 2)圆形孔密封垫错台情况下,密封垫与沟槽之间的有效应力占比要低 于密封垫与密封垫之间的有效应力占比,密封垫与沟槽间的渗水路径在密封垫防水设计时需重点考虑。     

盾构隧道管片接缝三元乙丙橡胶密封垫力学性能影响因素敏感度分析

为研究盾构隧道管片接缝三元乙丙橡胶密封垫力学性能的影响因素,首先,以实际工程为背景,采用自主设计的试验系统进行试验,并以此验证数值模型的可靠性; 然后,利用数值模型,采用正交分析方法,对密封垫断面参数(开孔形状、断面开槽数量、断面开孔率)、密封垫橡胶材料硬度、密封垫拼装姿态(张开量、错位量)进行六因素三水平的密封垫力学性能影响因素的敏感度分析; 最后,结合力学性能研究与防水性能预测需求,提出以闭合压缩力、密封垫接触应力分布作为分析指标。研究结果表明: 1)针对密封垫装配时所需的闭合压缩力,其影响因素主次顺序为张开量、断面开孔率、橡胶硬度、开槽数量、开孔形状、其他因素以及错位量; 2)密封垫接触应力分布的影响因素主次顺序为开孔形状、断面开孔率、错位量、其他因素、张开量、橡胶硬度、开槽数量。根据研究结果选取对密封垫力学性能影响较为显著的因素进行单因素分析,然后根据分析结果及橡胶垫密封垫防水性能预测方法, 提出背景工程管片接缝密封垫的优化方案。     

孟加拉卡纳普里河水下隧道大直径泥水盾构钢套筒始发关键技术研究

孟加拉卡纳普里河水下隧道工程具有近海域、大潮差、大坡度、大直径、穿越富水粉细砂地层等特点,盾构始发涌水、涌砂风险 极高。为有效减小盾构始发穿越富水砂层的突涌问题,采用大直径气垫式泥水加压平衡盾构设备,从加固松软地层、切断地下水来 源和减轻突涌后果3 方面入手,提出三重管旋喷桩加固技术、降水技术和大直径钢套筒始发技术。大直径钢套筒始发技术包括大 直径钢套筒及支撑体系设计与安装技术、大型钢套筒及反力架变形监测技术、钢套筒内始发泥水建仓技术。钢套筒密封代替常规 帘布橡胶洞门密封装置,变局部密封为整体密封,大幅度降低了盾构进入富水粉细砂层时洞门涌水、涌砂的风险,提高了盾构始发 的安全性。     

GPST工法管片接缝防水技术研究

接缝是盾构隧道渗漏水发生的主要部位,而接缝面止水是盾构隧道防水的关键。盾构隧道接头防水是通过接缝面上的接触压力将密封材料压缩而产生堵水作用,但接触面压力又受接头错位和张开量的影响。为了解决南京地铁某GPST(地面出入式盾构)工法在超浅覆土及负覆土下掘进过程中,盾构千斤顶顶推力不足、接缝止水条难以达到预定的压缩量和挤密的问题,通过试验和仿真分析的方法,得出适用于浅覆土管片接缝的低硬度、高孔洞率止水条;止水条耐水性能试验结果表明,止水条能够满足本工程管片接缝长期止水的要求。     

盾构隧道内机械法修建废水泵房技术研究

为解决采用传统矿山法修建废水泵房存在工期长、风险大等问题以及在机械法联络通道内修建废水泵房作业空间狭小、二次拆除管片风险大等问题，提出采用机械法在盾构隧道内修建废水泵房，明确上部接口和下部封底2项关键技术，并通过数值模拟分析地层水压力对封底混凝土力学性能的影响，最后将该修建技术应用到北京地铁17号线望—勇区间隧道中。研究结果表明： 1）考虑安全系数不小于1.4的情况下，1.0 m厚C30混凝土封底水压可用于不超过0.3 MPa水压的地层条件； 2）封底混凝土与外盾相连接的角部为薄弱部位，其破坏模式呈异形“八”字分布； 3）盾构隧道内采用机械法修建废水泵房能有效保障施工质量，泵房容积大，可有效减少潜水泵的启停次数，降低维修时间和成本，减少对线路运营的影响。