越江地铁隧道土压平衡盾构施工土压力分区研究

在江底进行地铁盾构施工,若土仓压力控制不当,会使江水涌入掘进面,带来很大危险.为降低盾构越江施工的风险,以杭州地铁1号线盾构隧道越江工程为背景,根据该区间工程的线形、地质水文特点及周边环境的情况,将盾构越江段分为6个区段,并分析了各区段的特点.在试验段施工参数实测数据分析的基础上,根据越江段的分区情况和施工环境等条件,提出了越江段的土仓压力合理设定值为0.15～0.38 MPa.越江段土仓压力实测结果为0.21～0.52 MPa,土仓压力实测值与理论值的比值为1.08～2.17.通过对土仓压力进行分区研究,为土压平衡盾构顺利穿越钱塘江提供了一定的技术参考,也可为其他越江盾构工程提供借鉴.     

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。     

基于实测渣土输出流量反馈的双闭环盾构土压平衡控制探索

现有的盾构土压平衡控制系统中,通常通过控制螺旋输送机的转速改变渣土输出流量实现对密封舱压力的控制。为克服螺旋输送机理论计算渣土流量与实际输出流量存在的偏差对密封舱压力精确控制产生的影响,在现有盾构土压平衡控制系统的基础上,在输送渣土的皮带机上安装皮带秤,以准确实时测得螺旋输送机的瞬时渣土输出流量作为反馈信号构成螺旋输送机转速的控制闭环,并与密封舱压力的反馈信号构成盾构土压平衡双闭环控制系统。通过仿真分析和现场试验验证了所建立控制系统的有效性。     

富水圆砾层渣土改良与掘进控制技术研究

南宁地铁一号线土建五标盾构区间地层以圆砾为主,多次发生刀盘被困及螺旋输送机被卡的现象。在盾构机脱困过程中多次出现沉降过大,甚至产生塌方风险。为解决上述问题,经反复研究、实践,通过向盾构机土仓内添加一定比例的渣土改良溶液,起到增加渣土细颗粒,悬浮圆砾的作用,同时也可防止圆砾大量堆积在土仓内,造成刀盘被困或螺旋输送机被卡。配合渣土改良优化掘进控制技术,解决了盾构机在圆砾地层掘进过程中的诸多难题。     

基于模糊PID的盾构土仓压力控制研究

为了使盾构在掘进过程中土仓压力保持稳定,消除因掘进速度和螺旋机转速引起的土仓压力波动,提出了一种采用模糊PID控制土仓压力的方法。首先,根据盾构的实际结构和控制原理,分别建立盾构土仓的数学模型,换向阀数学模型和液压马达的数学模型,然后在Matlab/Simulink环境中搭建传统PID控制模型和模糊PID控制模型。仿真结果验证了采用传统PID控制和模糊PID控制的2种模型的有效性,模糊PID控制仿真效果更优、收敛速度更快。     

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。     

盾构渣土改良试验及绿色利用

研究目的:为了分析土压平衡盾构施工产生的渣土特性及其应用,通过开展室内黏性土和细砂的渣土改良试验,研究了黏性土和细砂的坍落度值随膨润土泥浆配合比的变化规律;并结合当前绿色地铁施工理念,提出了盾构渣土的综合应用及绿色渣土应用.研究结论:(1)膨润土泥浆改良后的黏性土和细砂具有明显的流动塑性;随着膨润土泥浆配合比的减小,渣...     

全断面砂层土压平衡盾构施工关键技术研究

土压平衡盾构在全断面砂层施工时,通常会出现刀盘和刀具磨损严重、推力和扭矩较大、掘进困难以及沉降过大等问题。针对全断面砂层土压平衡盾构施工,对渣土改良、刀盘和刀具以及泡沫系统改造等关键技术进行研究和工程实践,并对实施效果进行评价。实践证明,膨润土泥浆和泡沫对砂层渣土改良效果及地表沉降控制效果显著;配合泡沫系统改造,盾构掘进过程中推力和扭矩减小,掘进速度提高;刀盘和刀具改造后,磨损程度明显降低。     

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。     

基于位移反分析法的盾构掘进面土压力计算

在盾构掘进过程中,由于刀盘的挤压作用,土仓压力不等于掘进面土压力。为研究二者的关系,提出基于位移反分析法的盾构掘进面土压力计算方法。建立模拟盾构掘进的ANSYS三维模型,结合盾构前方土体(或构筑物)的实测变形数据,调用ANSYS优化分析模块计算盾构掘进面土压力。该方法的适用区域为:位移监测点位于主要受掘进面土压力挤压作用区域的土体内。以上海地铁7号线上行线隧道斜下穿既有地铁2号线下行线隧道盾构施工工程为例,采用该方法对掘进面土压力进行计算分析。结果表明:该方法在本工程中的适用范围为盾构掘进刀盘距既有隧道中心线6～18m的区域;掘进面土压力约为土仓压力的1.17倍。     

滇中引水隧洞砾质土地层盾构渣土饼化控制技术

砾质土地层盾构掘进时,容易发生盾构刀盘结泥饼现象,须对渣土改良参数进行合理优化,以降低结泥饼风险。依托滇中引水龙泉倒虹吸盾构隧洞工程,首先分析砾质土地层盾构结泥饼风险以及分散型泡沫剂发泡性能,然后结合坍落度试验和界限含水率试验探究分散型泡沫改良渣土的塑流性特征,提出砾质土地层盾构渣土饼化风险控制技术,并通过现场跟踪试验对饼化控制技术进行验证。研究结果表明：(1)分散型泡沫剂发泡倍率随着浓度增加而增长,随发泡压力增加呈先增后减趋势,在发泡压力为0.3 MPa时获得最佳发泡倍率;(2)分散型泡沫剂能有效改善砾质土渣土塑流性,降低砾质土渣土液塑限,进而降低渣土饼化风险;(3)提出砾质土渣土改良参数建议值并应用于实际工程,应用后盾构总推力、扭矩明显降低且离散程度减小,盾构推进速度明显提升,验证了砾质土地层盾构渣土饼化控制技术的合理性。     

下穿建筑物土压平衡盾构土仓土压力参数研究

采用现场监测和理论分析相结合的方法,对盾构穿越既有建筑过程中控制沉降措施进行了分析,分析结果表明:盾构开挖时,土仓土压应该大于开挖前地层侧向土压力的理论值,在本工程中,通过现场试验和监测,得出土压系数取实测侧压力系数的1.2~1.3倍时,盾构开挖时地表沉降达到较好的控制。当盾构穿越既有建筑物时,应考虑建筑物附加应力对地应力的影响,调整土仓中土压参数。从现场监测结果表明,调整前后地表沉降量有较显著的变化。     

苏州地区小净距盾构下穿既有线掘进参数分析

苏州地区小净距盾构下穿既有线工程较少,依托苏州市轨道交通6号线工程金尚路站—桑田岛站区间盾构下穿既有2号线工程,对盾构掘进参数进行分析。研究结果表明：结合自动化监测,提高土仓压力,进行渣土改良,进行二次注浆等,这些措施可确保既有线最大变形量在5 mm左右;建议在掘进过程中,盾构推力为14 000～29 000 kN、盾构刀盘扭矩为800～2 300 kN·m、土仓上部前压力为1.62～2.75 bar、同步注浆量为5.0～7.2 m³、注浆压力为2.5～3.0 bar,根据自动化监测实时调整,可以很好地控制结构变形,可供类似下穿工程参考。     

土压平衡盾构土仓压力的计算方法研究

在土压平衡盾构施工时,如何确定土仓压力的合理保持范围是减小地层扰动的关键。使用太沙基理论计算土仓压力时,存在深浅埋界限不明确、透水地层与不透水地层界限模糊等问题。根据成都地铁18号线所处地层、隧道尺寸以及埋深情况,基于土力学理论和DIN模型,提出适用于盾构隧道穿越弱透水地层的土仓压力计算模型,分析水压力在弱透水层中对土体有效应力的影响,得出弱透水层中横向土压力的表达式,并针对成都地区砂卵石+下伏泥岩的地层状况,通过数据统计拟合给出水头折减系数推荐取值。     

土压平衡盾构在复合地层中带压进仓施工技术

结合南京地铁土压平衡盾构在复合地层中带压进仓的具体情况,通过采取带压进仓压力计算、现场试验压力确定以及实施过程,成功地解决了土压平衡盾构进行带压进仓作业,了解掘进面存在的问题以及解决方式等技术难点.通过对监测数据的对比、分析,说明该方法的可行性及合理性,为土压平衡盾构在复合地层中带压进仓的施工提供参考与借鉴.     

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。     

压实黏性土剪切破坏参数探讨

压实黏性土是静水压力和应变率相关性材料,其强度与土体的实际应力状态有关.通过静水压力试验和常规三轴压缩试验,通过不同压实度和含水率下压实黏性土的应力一应变曲线,得到了剪切破坏面函数、剪切运动硬化和基于能量损伤软化函数.通过对试验数据的拟合分析,对黏性土剪切运动硬化参数和剪切破坏面参数进行了探讨,验证了在地基处理中,黏性土在低围压条件下表现出软化,而在高围压条件下表现出硬化的现象,可以采取强夯法与振冲法相结合对黏性土地基进行处理.     

富水砂层越江隧道小直径土压盾构施工技术

以南京江岛变电站电源进线工程为例,介绍渗透系数为10~(-3)m/s的砂性地层中土压盾构掘进和快速穿越夹江技术,扰动地层中盾构始发和接收加固方式以及涌砂冒水的应急处理技术,分析盾构推进对防洪大堤的影响。研究结果表明:盾构试掘进提出的盾构推力,刀盘扭矩及转速,土仓压力等掘进参数合理可行,实现了快速推进施工;使用组合式轨枕能大大提高工作效率并适应狭小盾构空间内作业;采用三轴搅拌桩+垂直冻结法加固端头,盾构水中接收技术确保了盾构安全到达。     

渣土保压泵送技术在富水复合地层土压盾构施工防喷涌控变形中的应用

为了攻克富水复合地层土压盾构防喷涌、控变形等难题,依托广州地铁14号线1标工程,研制并投入使用了渣土保压泵送装置,实践了富水复合地层土压平衡盾构机渣土保压泵送技术及与之配套的渣土改良技术。结果证明,该技术能有效解决土压平衡盾构机在富水软弱地层的喷涌问题,减小地表沉降,大大提高了压力控制精度和盾构施工的安全性,为相似地层土压盾构施工提供了技术参考。     

基于符号回归算法的地铁盾构刀盘扭矩预测研究

为了提高盾构机工作效率、降低施工成本,依托深圳地铁8号线某盾构区间段工程,基于符号回归(Symbolic Regression)算法,对不同掌子面的刀盘扭矩进行了预测。分析了推力、土仓压力以及贯入度变化及换刀对扭矩的影响。结果表明,贯入度增大会导致扭矩增加,但是土仓压力的增加可能会降低扭矩。扭矩模拟数学模型具有较高精度,模型中自变量变动引起因变量变化的趋势与现实情况一致。