土压平衡盾构机过富水砂层施工技术

根据广州—佛山城际轨道交通盾构施工区段的地质情况,采用土压平衡盾构机进行施工。施工中须采取一定的技术措施,避免盾构机在富水砂层作业中出现地层沉降、隧道喷涌、盾构姿态难控制等问题。文章就其工艺流程、操作要点及关键材料的配合比等施工技术要点作简要介绍。     

渣土泵送技术在土压平衡盾构机分体始发中的应用

为解决地铁隧道盾构机分体始发阶段空间狭小、无法按常规方法进行渣土运输的难题,以吉隆坡地铁MRT2号线地下段B标区间为研究对象,对土压平衡盾构机始发阶段渣土泵送技术的设备选型、工艺流程、施工工效、地层适应性,以及实施过程中遇到的问题进行了分析,提出了针对性的优化改进措施,形成了一整套具有可操作性的土压平衡盾构机始发阶段渣土泵送关键技术.利用该技术成功完成了MRT 2号线地下段B标区间盾构机分体始发掘进阶段共计71环的盾构掘进出渣任务.     

土压平衡盾构机过富水砂层施工技木

针对土压平衡盾构机在富水砂层不利地质中作业时易出现地层沉降、隧道喷涌、盾构姿态难控制等问题,提出盾构机掘进工艺流程及操作要点,并结合项目特点提供了关键材料的配合比,为土压平衡盾构机在类似富水砂层地质条件作业提供借鉴.     

富水砂层盾构渣土改良技术

在富水砂层中选择土压平衡盾构机掘进施工,对渣土改良有更高要求和难度。北京地铁6号线东部新城站~东小营站间地质构造为典型的富水砂层,结合该工程采用土压平衡盾构施工的成功案例,对富水砂层渣土改良技术加以总结,为以后类似工程提供经验。     

双螺旋输送器与喷涌的有效预防和处理

土压平衡盾构在富水地层掘进中常会发生喷涌问题并产生不良后果,以广州地铁6号线的区间隧道工程为实例进行论证.在盾构机配置双螺旋输送器后,除了具有平衡土压的优良性能外,有效的渣土改良措施是防止喷涌发生的重要因素,加强同步注浆管理、阻断盾尾到达土仓的水力联系通道也至关重要,并提出配置双螺旋输送系统后存在的缺点及需要改进之处.     

大埋深盾构隧道穿越全断面砂层施工关键技术

以广州地铁十八号线某盾构区间为背景,分析了土压平衡盾构在上覆大厚度淤泥和淤泥质土条件下穿越全断面富水砂层的主要施工难点,总结了施工关键技术,主要得到以下结论：盾构在富水砂层掘进时,渣土改良是施工过程中的重点,本工程针对地层中的细颗粒含量,采用只注入泡沫的方法进行渣土改良,现场实践证明该方法能避免喷涌发生。施工中应根据地层条件,通过试验等方法确定适合的渣土改良方法。基于富水砂层的特性,渣土改良应以膨润土浆液为主,高分子聚合物为辅,同时在螺旋输送机出口安装防喷涌装置以避免发生喷涌。由于砂层在受扰动时易发生坍塌,盾构在通过砂层时可通过加快推进速度、尽量保持各施工参数稳定的方法快速穿越砂层段,同时严格控制出土量,保证同步注浆和二次注浆质量,避免地表沉降超出安全范围。     

土压平衡盾构加气排水防喷涌技术研究

针对地下水丰富、节理裂隙发育、渗透系数大和气密性差的地层,常规的土压平衡盾构掘进易发生喷涌现象,导致地表沉降变形大、施工效率低。本文依托兰州地铁1号线、2号线土压平衡盾构施工项目,建立土压平衡盾构舱内压力传递模型,对土压平衡盾构舱内压力传递原理和加气排水防喷涌机理进行研究,提出土压平衡盾构"加气排水"掘进施工方法;通过土压控制和掘进舱压控制实现了"加气排水"掘进施工的过程控制;应用地质雷达扫描和注浆加固技术解决了地层疏松、空腔等缺陷。     

富水漂卵石地层土压盾构高效施工技术研究

土压平衡盾构机在富水漂卵石地层中掘进存在刀盘刀具磨损严重,螺旋机轴易卡停断裂,渣土易离析喷涌,推进效率低下等问题。以成都轨道交通6号线工程为依托,采用刀盘刀具适应性改造,螺旋机耐磨技术改造,泡沫膨润土混合液渣土改良,“超前排渣、扭矩控制、泡沫动平衡”等措施。经实践,刀具的更换里程明显延长,可达到全区间1 082 m不换刀连续推进;螺旋机发生断轴后,修复时间由10 d缩短为3 d;采用混合注入的渣土改良方式,将刀盘扭矩降低了31%,螺旋机扭矩降低了49%,有效减少了卡停和喷涌情况;采用的掘进技术明显提高了施工进度,减少了停机风险。研究结果表明,采用的技术措施解决了土压平衡盾构机在此种地层中的施工难题,提高了施工效率,降低了工程风险。     

浅埋砂层中土压平衡盾构机土仓压力和同步注浆量与地表沉降的关系浅析

通过对广州地铁6号线盾构2标采用土压平衡式盾构机穿越150余m浅埋富水沙层的施工参数所进行的分析,阐述了在此类地层中土压平衡盾构机土仓压力和同步注浆对地表沉降的影响。土仓实际压力应控制在略大于20 kPa范围。     

土压平衡盾构穿越透水砾砂层渣土改良试验研究

土压平衡盾构在透水砂性地层掘进时,通常会出现不同程度的渣土喷涌问题,严重时可能威胁盾构隧道管片衬砌结构的安全。针对土压平衡盾构穿越深圳地铁7号线大沙河段透水砾砂层掘进施工,采用钠基膨润土与CMC作为渣土改良基材,开展透水砂层土压平衡盾构掘进渣土改良室内试验,揭示了改良剂浓度、掺量及不同组合对渣土改良效果的影响规律,并据此提出具有针对性的配比方案。研究结果表明:钠基膨润土泥浆对饱和砾砂改良效果显著,膨润土泥浆与CMC混合使用可以进一步降低改良土体的渗透系数,提升土体改良效果;结合工程实际给出膨润土泥浆浓度为11%、膨润土浆液与渣土体积比为1∶4的改良方案,通过对改良后渣土状态、盾构施工参数及地表沉降控制效果的综合分析,验证所提渣土改良方案的可行性。     

复合地层盾构掘进的指导原则

以广州地铁复合地层土压平衡盾构施工的实践为基础,结合盾构穿越敏感建筑物的经验和教训,分析土压平衡盾构机在掘进施工管理中的特点,提出盾构掘进的指导原则,对类似施工环境中盾构机施工具有普遍的借鉴意义和指导作用.     

复合式土压平衡盾构机穿越闽江强透水砂层技术研究

地铁盾构机下穿江河段一般为风险最高段,且不同地层组合条件下的施工风险等级也不同。结合福州地铁1号线达道站—上藤站区间盾构穿越闽江的实例,系统地研究了复合式土压平衡盾构机穿越江底强透水砂层的施工工艺,包括施工方案的整体评估、施工前的设备改造和渣土改良、施工难点及其对策、辅助工法等。该施工工艺实现了复合式土压平衡盾构机穿越江底强透水砂层的突破,既保障了施工安全,又保证了施工工期。     

地铁盾构刀盘改造及掘进性能对比研究

为更好地适应富水中砂地层的盾构施工,对土压平衡式盾构机原有刀盘结构、刀具布置等进行了改造。刀盘开口率由28%增加到40%;在刀盘中间增加了鱼尾刀;增加了两根长度为50 cm、直径为15 cm的主动搅拌棒;对富水中砂渣土进行了改良。对比改造前后的刀盘掘进性能发现改造后的刀盘掘进性能得到明显提升,具体表现在:盾构机掘进速度提升了4倍,刀盘平均扭矩降低了20%,土压波动范围变小,渣土温度降低了40℃,地面沉降亦得到了明显改善。     

富水弱胶结大粒径砂卵石地层盾构施工技术

兰州地区富水弱胶结砂卵石地层中修建的第一条盾构法隧道工程,施工中遇到许多技术难题,如掘削面前方大粒径卵石难以有效破碎;掘削面平衡土压力难以建立与欠压掘进;渣土改良效果较差与螺旋机喷涌;地层超挖明显、隧道上方地层出现空腔以及地表沉降现象难以控制等。针对以上问题进行深入分析,发现弱胶结砂卵石地层中高强度大粒径卵石的存在与渣土改良效果难以保证是导致盾构掘进困难、地层超挖与沉陷的主要原因,从施工技术角度提出了相应的应对措施,如加大盾构机额定扭矩和总推力,确保在有足够动力的前提下,适当减少滚刀数量,同时增加贝壳刀与撕裂刀的数量。从施工技术角度提出相应措施,可为今后类似工程提供参考。     

冲洪积复杂地层大直径盾构机长距离掘进关键设备配置设计研究

为避免出现大直径土压平衡盾构机长距离掘进复杂地层时设备配置不当导致渣土改良效果差的问题,以太原铁路枢纽西南环线东晋隧道盾构区间为工程背景,通过采用可变开口率完整直角型式复合刀盘,布设"立体分层"式刀具,土仓壁安装 3 个固定的主动搅拌装置,按照刀盘的旋转轨迹布置 16 路泡沫、膨润土喷嘴,设置 U 型转渣螺旋机,并在箱体上设计喷水口及改良口等措施,获得大直径土压平衡盾构机在冲洪积复合地层渣土改良的良好效果。     

基于渣土改良的土压平衡盾构掘进参数特征研究

依托南昌地铁1号线5标段盾构工程,考虑土舱压力、岩土地层松散性、盾构机渣土改良系统和泡沫消散等因素,对盾构开挖面泥质粉砂岩与砾砂层体积比为1/1区段泡沫剂用量进行优化,分析渣土改良对总推力、扭矩和土舱压力的影响。研究结果表明:渣土改良对盾构施工参数有一定的影响,渣土改良参数优化后盾构总推力、扭矩和土舱压力相对平稳。渣土中泡沫添加比的增大,能适当降低盾构机总推力和扭矩。盾构机停机时由于受到泡沫破碎或消散的影响,土舱压力随时间而逐渐减小。盾构掘进阶段时渣土改良能减小土舱压力的波动幅度,且泡沫添加比越高,土舱压力波动幅度越小。     

复合地层中土压平衡盾构机掘进状态评估

针对复合地层中土压平衡盾构机掘进状态复杂多变而难以评估的问题,以珠海市三灶隧道工程为背景,基于盾构机掘进过程中的监测数据,运用证据理论和隶属度函数方法,对土压平衡盾构机在复合地层中的掘进状态进行研究.结合实际隧道工程案例,确定了盾构机掘进状态的8个影响因素,并将监测数据划分为4个等级,提出了基于证据理论的盾构掘进状态等级综合评价模型.在建立的模型中,证据理论有效地融合了现场的监测数据,使得评估结果更加可靠,该模型原理清晰,具有可操作性.评估结果显示,该模型能够有效地评估土压平衡盾构机在复合地层中的掘进状态,可为盾构机在复合地层中的掘进状态提供一定参考价值.     

圆砾泥岩复合地层盾构掘进控制技术探讨

结合南宁地铁1号线火朝区间和朝新区间盾构隧道施工情况,对圆砾泥岩复合地层中土压平衡盾构掘进施工控制技术进行探讨。明确在此类地层中盾构掘进施工面临的问题,包括盾构掘进功效不佳、掘进面稳定性难以控制和施工对地表沉降及周边环境影响大,继而从掘进参数优化、渣土改良优化、壁后注浆优化、建筑物保护等方面提出土压平衡盾构穿越圆砾泥岩复合地层的成套掘进施工控制技术。     

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。     

西安地铁全断面无水砂层盾构施工技术

针对无水砂层的特点,从土压平衡盾构机选型、渣土改良、刀盘开口率大小及能否顺利建立土压平衡几个方面进行了试验、分析和研究,确定了渣土改良的配比和合理掺量,并结合工程实际进行了验证和完善,使盾构机安全顺利地通过该地层并且取得了一定的经济效益,从而解决了盾构机穿越无水砂层的难题,可为今后施工类似地层提供经验。