富水砂卵石地层土压平衡盾构施工关键技术

以成都地铁一号线盾构4标(火车南站-省体育馆区间隧道)工程为依托,介绍了针对成都地铁富水砂卵石地层,采用土压平衡盾构施工的关键技术。     

土压平衡盾构脱困技术及经验教训

为解决土压平衡盾构通过硬岩地层时被卡死的难题,以重庆地铁6号线土压平衡盾构施工为例,施工中采取以下脱困措施:1)采用爆破方法破除盾体上方围岩使盾构脱困;2)采用抬高刀具和增大开挖直径的方法解决边滚刀磨损超限造成盾体被卡的问题;3)爆破脱困后,对爆破形成的空腔进行注浆回填,保证盾构施工安全。针对盾构卡机问题,提出以下防卡措施:1)盾构在硬岩条件下施工,给盾构机配备扩挖刀;2)定期对刀盘情况进行检查。     

土压平衡盾构全断面富水砂层带压进舱地层气密性封堵及其检测技术

富水砂层与黏性土地层等普通地层相比,其孔隙率大、渗透性强、含水量大,在此类地层中带压进舱作业的难点是地层气密性封堵难度大。在高压环境中,为了尽量减小气体的逃逸,以西安地铁3号线土压平衡盾构在全断面富水砂层中成功带压进舱为依据,通过采用盾体外部膨润土泥浆封堵、掌子面用高效能泥浆形成泥膜封堵、盾尾采用加大同步注浆量和盾尾油脂注入等方法,以及一系列气密性检测等措施,成功进行了带压进舱作业,并得出土压平衡盾构全断面富水砂层气密性封堵的方法及气密性合格的判定方法。     

富水卵石层土压平衡盾构水下接收技术

为确保济南市轨道交通R1号线大杨站盾构顺利接收及上方管线安全,提出复杂地质条件下土压平衡盾构水下接收方案,阐述垂直冻结加固、洞门凿除、挡墙及板下临时支撑施作、盾构掘进模式及掘进参数控制、同步注浆及补强注浆、外凸式洞门设计等水下接收技术。主要结论如下： 1）在巨厚富水卵石层中盾构接收情况下,常规加固措施无法保证加固效果时,建议采用水下接收方式; 2）优化洞门凿除工序,视情况分层分块凿除,降低洞门凿除的风险; 3）采用不同的掘进模式,保证土压平衡盾构水下接收的顺利实施; 4）外凸式洞门后浇环梁设计可减小洞门永久封堵的施工风险; 5）整个接收阶段管线最大沉降变形仅1.41 mm,采用水下接收技术能保证富水卵石层中土压平衡盾构的安全接收。     

大断面土压平衡盾构穿越建筑物施工技术研究

长株潭城际铁路滨开区间采用2台直径9.34 m的土压平衡盾构施工。为有效控制盾构下穿密集建筑物段变形或沉降,通过方案的调整,采用对建筑物的主动保护与施工方案及参数的及时优化,实现了盾构掘进的平稳通过,保证了地表沉降的可防可控,确保了对地面建筑物的影响降至有限、合理的范围内。     

富水砂层土压平衡盾构渣土改良试验研究

富水砂层由于其高渗透性、高含水率及高摩擦角等特性,在盾构开挖时常面临喷涌、刀具磨损严重及掌子面压力不均等难题。依托南昌地铁4号线七里站至民园路西站高渗透富水砂层区间隧道工程,为确定最优膨润土泥浆改良参数,通过室内试验测试膨润土泥浆性能及渣土改良,确定合理膨润土泥浆黏度和盾构膨润土泥浆性能参数及高承压水砂层改良方案。研究结果表明：采用膨润土泥浆配比为1∶8,对应黏度约为22 mPa·s,改良效果较好;砂土中含水量可促进膨润土泥浆改善渣土流动性;对上述膨润土泥浆配比,当膨润土泥浆注入率为10%、聚合物注入比为1%时,改良后的渣土具有很好的流塑性和较低的渗透性。现场渣土改良结果也表明,采用上述渣土改良方案,可以有效降低刀盘扭矩和盾构机总推力、提高盾构掘进速度。     

富水软弱地层浅埋大直径泥水盾构施工技术

结合新建广深港铁路客运专线狮子洋隧道工程出口段的盾构施工,介绍富水软弱地层浅埋大直径泥水盾构掘进参数选择与优化、控制措施、施工过程及重难点、常见问题及处理措施。     

超大直径土压平衡盾构近距离下穿人行通道施工控制技术

该文采用数值模拟方法分析超大直径土压平衡盾构下穿人行通道施工时的土舱压力设定;提出主要通过控制注浆压力来控制穿越阶段的同步注浆施工;建议将穿越段分为不同的控制阶段,各区长度的确定则要综合考虑盾构穿越层土压力的大小、盾构机推进的影响范围、盾构机土舱压力的调整能力等。推进过程中结合其他措施将某隧道近距离下穿人行通道的不均匀变形控制在2mm左右。     

长沙—株洲—湘潭城际铁路湘江隧道开滨盾构区间富水基岩地层管片背后注浆技术研究

盾构施工管片背后注浆是保证隧道安全、质量及控制地表沉降的关键因素,更与施工成本息息相关。大直径土压平衡盾构在富水基岩中施工时,由于其管片背后填充空间大、富水基岩地下水冲蚀,同步注浆效果差,注浆质量对工程安全、质量及成本的影响显得尤为突出。通过对长沙—株洲—湘潭城际铁路湘江盾构隧道的施工过程研究分析,针对大直径土压平衡盾构富水基岩地层管片背后注浆普遍存在的问题,采用"同步注浆、补充注入砂浆、二次补强注浆及封闭环施工"的施工方法,经过施工过程的调整和优化,确保了管片背后注浆质量的安全可控,有效地降低了施工成本,取得了很好的效果。     

富水砂卵石地层土压平衡盾构钢套筒接收应用实例

盾构接收作为盾构施工过程中的一个关键工序,具有高风险性。在接收端头无法加固的情况下,如何实现富水砂卵石地层环境下盾构安全接收,是急需解决的一个重大难题。依托长沙地铁一号线黄兴广场站盾构钢套筒接收工程,对该工程中采用的玻璃纤维筋地下连续墙结合钢套筒接收方案技术特点进行剖析,深入研究了在富水砂卵石地层接收端头无加固情况下的盾构接收技术,以期为今后类似工程提供参考。     

富水砂层土压平衡盾构小半径曲线始发掘进参数控制研究

盾构始发是盾构施工的关键环节,也是盾构施工时的高风险环节。为给南昌地区富水砂层条件下盾构曲线始发施工提供掘进参数设置样本,以南昌市轨道交通3号线绳金塔站—六眼井站盾构始发工程为背景,对富水砂层盾构小半径曲线始发段主要掘进参数进行统计分析,确定相关参数的优势区间,并基于盾体姿态控制参数和地表沉降进行掘进参数控制效果评价。结果表明： 1）盾构水平方向2组油缸推力在曲线段和直线段变化差异明显,线路平曲线半径越小,差值越大,在左右线曲线段和直线段水平方向2组油缸推力分别相差872%和758%; 2）线路平曲线半径越小,所需的总推力和刀盘转矩越大,而掘进速度略有降低,左右线总推力均值为1 3976 t和1 6717 t,刀盘转矩均值为3 1011kN·m和3 7239 kN·m,掘进速度均值为388 mm/min和351 mm/min; 3）由于始发段掘进断面地层相对均一,土舱压力基本随隧道埋深呈线性增加,而由于右线曲线半径更小,因此右线土舱压力离散程度相对较高; 4）左右线盾尾注浆量差异不大,优势区间均为3~6 m3,均值约为4 m3; 5）左右线曲线始发段水平方向盾体姿态超限率分别为2%和4%,地表累积沉降最大值仅为625mm,表明本工程小半径曲线始发段掘进参数控制效果较好,掘进参数对地层条件和线路线型具有良好的适应性。     

土压平衡盾构不满舱施工遇到的问题及对策

中国土压平衡盾构采用不满舱施工非常普遍,因此施工过程中经常出现一些问题。通过对开挖面压力平衡状态的分析,结合工程实例对开挖面的整体稳定、渣土排出异常、开挖面部分坍塌、壁后注浆窜浆等现象进行讨论,解释其发生的主要原理。提出渣土泥浆化的概念、判断标准,明确其与喷涌的差异,并讨论不满舱施工时窜浆发生过程,给出判断窜浆发生的主要条件,明确发生局部渗透破坏的条件。研究结果表明:即使风化岩等高渗性地层开挖面整体稳定性计算满足不满舱施工的强度要求,也会出现局部渗透破坏甚至开挖面坍塌;不满舱施工开挖面局部渗透破坏等引起的超挖量大、窜浆引起盾尾充填效果差均导致地表沉降过大。基于上述问题产生的原理提出相应措施以维持土舱内压力与地层中土水压力的平衡,研究结果能够为土压平衡盾构施工提供一定技术支撑。     

无水砂层土压平衡盾构长距离掘进施工技术

在石家庄典型地质全断面无水砂层及无水粉质黏土与砂层组成的复合地层,土压平衡盾构掘进施工中易出现“盾构推力扭矩大、盾构出土不顺利、地表沉降量较大、刀盘螺旋输送机磨损严重、盾构掘进姿态控制不易控制”等施工难点。以石家庄市轨道交通1号线和平医院站-烈士陵园站区间施工为背景,通过盾构选型、掘进参数统计及分析,得出盾构在全断面砂层中掘进时必须向改良土体注入膨润土泥浆和泡沫,以达到改良和建摩的作用;盾构在粉质黏土和中粗砂组成的复合地层中掘进时,单独使用泡沫改良土体就能满足掘进要求,膨润土泥浆将不以改良渣土为第一目的,而以润滑为第一目的;在这种地层掘进时,不应只注重掘进是否顺利,还应保护盾构构件,因此在黏土地层和砂层的复合地层掘进时,加入水或膨润土泥浆是必要的。     

盾构土舱保压施工工法

该文全面阐述了盾构土舱保压施工工法的适用范围、工艺原理、工法特点、工艺流程、操作要点及效益分析,为广大工程技术人员及现场施工人员在盾构土舱保压施工方面提供了实用的参考。     

铰接式土压平衡盾构辅助测控系统研制技术

在消化吸收国外盾构测控技术的基础上,结合国家863计划“砂砾地层盾构切削和测控系统研究”课题实践,总结了研究开发盾构辅助测控系统的设计方案、优化国外盾构测控系统功能的技术路线以及实施过程中的关键技术,详细介绍了测控系统的软硬件结构和采用的接口方案。     

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。     

土压平衡盾构掘进施工中泡沫改良工艺的研究

为适应土压平衡盾构在复合地层中施工,需将盾构开挖地层中的土体改良成具有良好的塑性流动性、较低的渗透性,以及较小的内摩擦角,通常采取在开挖面及土仓内注入土体改良剂。现对土压平衡盾构掘进施工中的泡沫改良工艺进行叙述,对泡沫改良机理、泡沫使用参数、盾构机改良系统等方面进行了研究。     

土压平衡盾构刀盘中心回转接头修复技术

该文以某既有的一种盾构机的维修为背景,对其中心回转接头这一部件的修复问题,首先研究了这一部件的特点,分析了损坏状况,探讨修复的经济性,并最终提出改进方案。实施这一修复工作是确保盾构设备在下一条隧道的顺利推进具有重要的意义。     

土压平衡盾构的土力学模型与土压平衡控制

根据土压平衡盾构的特点及施工原理,结合隧道设计、施工的具体经验,建立了土压平衡盾构的土力学模型,并采用朗肯理论计算了掘进土压力,提出了土压平衡盾构掘进土压平衡控制策略,确定了土压平衡盾构施工土压力的设定原则和方法,为土压平衡盾构掘进机的设计和开发提供科学的理论依据.     

富水砂砾石复合地层土压平衡盾构气压开仓施工技术

盾构在砂卵石地层中掘进刀具磨损严重,因此选择合适的时机进仓对刀具进行检查及更换就成了一项无法回避的任务。在盾构工法施工中,进仓对刀具进行检查处理大致有三种方法:一是加压进入土仓进行检查;二是对前方土体进行加固后在常压情况下进仓检查;三是从地面向下做竖井到刀盘前方从而实现对盾构刀具的检查和维修。通过介绍南昌地铁1号线一期工程土建二标盾构气压开仓施工情况,对盾构在富水砂层气压开仓施工技术进行探讨。