连续皮带机出渣工况下TBM掘进与二次衬砌同步施工技术

以往TBM掘进施工过程中不论采用有轨运输方式出渣还是连续皮带机出渣,都是TBM掘进完成后施作二次模筑衬砌,工期较长,并且与新奥法施工原理不相符,不利于施工安全,不满足施工周期不断缩短的要求。为此,结合西秦岭隧道施工实践,研究了连续皮带机出渣工况下,开敞式TBM掘进与二次模筑混凝土衬砌同步施工技术,并得以成功应用。     

一洞双机皮带机出渣系统设计与应用

我单位在新疆某工程中采用一洞双机TBM施工工法,属全国首例,在施工组织、配套设备选择,尤其是皮带机出渣系统的布置没有先例可参考。出渣系统在TBM施工工法中的地位举足轻重,甚至可以说出渣系统的优劣直接决定工程的成败,为布置合适的皮带机出渣系统,保证高效的掘进速度,对一洞双机皮带机的布置,牵引电机的选型、PLC控制以及运行维护进行了大胆的设计,认真的研究,详细的论证,摒弃传统的"一对一"模式,提出了"一对二"的出渣方案,现与大家共同探讨。     

复杂地质海底隧道设计

研究目的:台山核电海底隧道工程是我国首条盾构海底隧道,隧道外径9 m,穿越中风化岩层、软土、砂层及土石交界面,地质条件复杂且位于海底。主要工程特点:大直径、长距离、复杂地质条件下盾构施工。存在难点包括:隧道工法选择、纵断面设计、结构设计、盾构选型及刀盘设计、盾构穿越土石分界及孤石群处理方案。通过理论分析研究和工程类比,确定安全合理设计方案。研究结论:(1)本工程海底隧道设计采用复合式泥水平衡盾构,钻爆法结合盾构法施工,通用管片+二次衬砌的复合式衬砌模式,能有效解决复合地层长距离水下掘进难题;(2)复合式盾构刀盘设计、水下孤石爆破处理能有效地解决盾构在土石交界面掘进高风险、低效率的难题;(3)通过实践证明本工程设计能有效地解决海底隧道相关技术难点,施工风险得到有效控制,可为今后同类工程及海峡隧道研究建设提供借鉴。     

漂卵石地层盾构掘进出渣量控制及超方判断技术

漂卵石地层地质复杂多变、级配不均,具有高富水、高强度、低粘聚力、自稳性差、漂石含量多、粒径大等特点;盾构掘进时渣土改良困难、刀盘扭矩和掘进速度波动大,造成掘进过程中出渣量难以控制;掘进出渣量超方会形成地层空洞,继而引发地面塌陷或造成周边建筑物、地下管线损坏等安全风险。本文通过系统分析成都地铁漂卵石地层盾构施工中影响出渣量的因素和控制措施及超方后地层空洞的形成机理,总结形成漂卵石地层盾构掘进出渣量三重控制技术和超方后地层空洞的判断方法,可有效控制掘进出渣量并准确判断掘进中是否超方及超方量、超方位置等,为类似工程提供参考依据。     

圆砾粉细砂层泥水盾构掘进参数的研究

以南宁地铁施工为依托,针对该地区的富水圆砾粉砂层级配颗粒大、渗透系数大的特点,对于盾构施工常见刀盘、刀具磨损较大、地表坍塌事故等情况下的圆砾粉细砂层泥水盾构掘进参数进行了研究。通过对工程地质的特殊性分析,试验段掘进参数的确定、优化及现场验证,取得了不同的土仓压力、泥浆密度、盾构推力大小和盾构掘进速度、控制每一环的出渣量、保证管片背后注浆的数量和压力大小等施工参数,有效地控制了地表沉降,延长了刀盘刀具的使用寿命,保证了盾构在该地层安全、顺利推进,取得了良好的施工效果。这对类似地层盾构施工具有指导意义。     

泥水平衡盾构气压辅助模式掘进应用与研究

针对厦门地铁轨道交通2号线海沧大道站-东渡路站区间采用泥水平衡盾构施工,在穿越变质砂岩夹泥岩地层时出现掘进效率低下、废浆量大、出渣不顺等问题进行研究,发现盾构掘进采用气压辅助模式,能有效降低刀盘转动扭矩,且渣土流动性得到改善,掘进效率大幅提高。本文探讨盾构在变质砂岩夹泥岩地层掘进过程中气压辅助模式切换方法、数据应用、掘进风险与处理措施,以期盾构在稳定性及气密性较好地层掘进施工中推广应用。     

南京地铁3号线新庄站—鸡鸣寺站区间复合地层内盾构掘进控制技术

南京地铁3号线新庄站—鸡鸣寺站区间盾构沿线穿越复合地层时极易引发盾构过度磨损和掘进功效低下等不良后果。从盾构选型设计、盾构掘进关键参数控制和辅助控制措施等多方面开展研究,总结了满足该区间施工要求的掘进综合控制措施。研究结果表明,选用复合式盾构且根据掘进断面地层特性动态调整掘进模式和施工参数、优化浆液和改良剂配方的综合控制技术可以保障盾构安全穿越复合地层。     

大漂石高富水地层土压平衡盾构施工控制策略

对成都地铁4号线某区间隧道穿越大漂石高富水地层易出现的"卡"、"磨"、"塌"等典型施工问题进行了系统分析.结合现场测试数据,建议大漂石地层盾构施工采用动力配置较高的复合式盾构机,盾构施工过程每环超挖率控制在3.3％左右.     

饱和粉细砂地层中泥水平衡盾构施工泥浆配制室内试验研究

在高渗透性富水饱和粉细砂地层中进行泥水平衡盾构施工时,确定合理的泥浆参数是保障盾构前方泥膜质量的关键。本文以膨润土、羧甲基纤维素钠及纯碱为试验材料,采用交叉设计方法制备了30个试样,通过室内泥浆配比试验,得到了不同配比下泥浆试样的相对密度、黏度及失水量,分析了不同材料配比对泥浆参数的影响,并结合现场盾构隧道试验段出渣量确定了最佳泥浆配比。     

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。     

复合地层盾构掘进参数相关性分析及掘进速度预测

掘进速度预测对于提高复合地层盾构掘进施工效率具有重要作用。本文依托南京轨道交通工程复合地层区段现场盾构掘进数据,在盾构区间地层分区的基础上对主要掘进参数进行研究,分析各掘进参数与掘进速度之间的相关性。结果表明:地层越硬,刀盘转速、扭矩、推力均越大,土仓压力越小,软硬不均复合地层刀盘扭矩明显偏大;在复合地层中仍存在掘进速度与贯入度、螺旋输送机转速成正比关系,但掘进速度越大,刀盘扭矩和推力不一定越大。在复合地层中引入硬岩复合比作为回归参数,采用多元线性回归建立掘进速度预测模型,将相同区段预测掘进速度与实际掘进速度进行对比,以验证模型的的准确性和可信度。本文分析方法可为复合地层掘进施工提供指导。     

广州轨道交通五号线盾构施工关键技术

研究目的：解决广州轨道交通五号线盾构施工面临的诸多难题，总结在复合地层中盾构施工的若干经验，为类似工程提供借鉴。研究方法：通过工程类比、现场试验及监测等手段，对盾构施工相关工法、材料及技术等进行了引进、研究和实践。研究结果：广州地铁五号线大坦沙南-中山八站盾构区间首次成功应用了盾构始发SEW工法，并完成江中超浅埋泥水盾构过江掘进；火车站-小北站盾构区间顺利通过溶洞群，填补该项国内空白；动物园站-杨箕站盾构区间超小曲线半径掘进技术实现了新的突破；车陂南站-东圃站盾构区间首次成功应用了TAC高分子聚合物，辅助盾构顺利通过浅埋砂层。研究结论：广州地铁五号线盾构施工关键技术，有效控制了土体稳定和变形，在环境岩土工程问题防治方面取得了较大进步。     

南昌地铁3号线上软下硬地层盾构机选型

随着我国隧道建设的不断推进,盾构法越来越多地应用于隧道施工,而盾构选型合适与否则是盾构施工成败的关键因素之一。针对南昌市轨道交通3号线工程土建施工07合同段国威路站~青山湖西站盾构区间的盾构隧道参数和工程水文地质条件,结合工程重难点对盾构机的设计要求,分析了盾构机刀盘、刀具对上软下硬地层的适应性,并对盾构机渣土改良系统、同步注浆系统和螺旋输送机提出了优化建议和意见,总结了上软下硬地层的盾构机选型方案,对今后遇到同类工程盾构施工具有借鉴和指导作用。     

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。     

EPB盾构机在富水砂层中的适应性分析

基于盾构机土压平衡基本原理,从防止水土突涌的角度,分别讨论在正常状态下和地下水大量渗入时,土仓压力和螺旋输送机底部所能承受的最大土压力的计算方法。通过比较土仓压力和螺旋输送机底部所能承受的最大土压力,来判定EPB盾构机在渗透系数较高的富水砂层中实现土压平衡模式掘进的能力。并结合工程实践给出具体算例。     

南京地铁盾构掘进施工的三维有限元仿真分析

论文依托南京地铁区间盾构隧道工程,建立了模拟盾构机(包括刚度、自重、推力)前行掘进隧道的三维有限元力学模型,在此基础上,研究了随盾构顶进引起的地表沉隆变形以及隧道围岩、管片变形,研究结果为南京地铁区间盾构隧道工程的施工及监控量测提供了参考。     

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。     

北京地铁盾构施工区间隧道质量管理和控制

盾构施工技术已发展成为我国地铁隧道施工的重要工法之一.结合北京市地铁隧道盾构法施工的现状,对施工阶段的划分及各阶段的质量管理与控制要点进行阐述.通过分析盾构法施工的全过程,分阶段、分层次、按不同内容对工程施工过程进行管理和控制,有利于进一步提高北京地铁盾构法施工的工程质量.     

苏州轨道交通1号线隧道设计施工方案的分析研究

介绍了苏州1号线的沿线地质情况和盾构隧道设计施工方案.对苏州盾构隧道设计、地质参数选用、盾构机选型、建筑物和管线施工保护措施、防水设计和施工组织等作了简要介绍并提出了一些看法和建议,可供类似工程设计施工时参考.     

杭州市望江路过江隧道 大直径盾构施工风险控制

随着人们出行方式的提高,交通建设也在日益发展壮大,城市内的大直径盾构隧道也迎来了蓬勃的发展机遇,盾构法施工有着不影响地面交通、减少对附近居民的噪音影响、施工不受天气气候的影响等优点,能够较经济、有效的完成施工,但要穿越江河湖海和地表构筑物,盾构施工安全风险的管控十分重要。本文以杭州市望江路过江隧道项目为例,通过对施工过程中盾构选型、盾构始发、穿越钱塘江、盾构掘进、盾构姿态、盾构接收等风险的分析,提前做好相应准备工作,确保盾构顺利掘进,也为了今后的大直径盾构施工积累宝贵的经验。