基于TOPSIS方法的地铁施工盾构机械选型研究

针对目前盾构选型中定量化研究较少、对选型参数的随机不确定性考虑不足的问题,对盾构机械以及刀盘刀具类型选择展开研究。首先,从规划设计要求、水文地质条件和周围环境因素三个方面选取11个指标构建盾构机械选型指标体系。然后,采用主客观赋权法相结合确定指标权重;利用TOPSIS方法进行定量计算,选出与理想方案最为接近的方案作为选型的目标;基于嵌入Excel的插件——Crystal Ball软件进行蒙特卡罗仿真模拟,识别盾构选型过程中的敏感性因素,克服方案评估中存在的随机性问题。最后,选取武汉轨道交通2号线进行实例分析,建议的选型方案与工程实际采用的盾构选型方案相同,并得出一次掘进最长距离、岩层抗压强度为选型过程中的两个最主要敏感因素。     

基于模糊数学和改进遗传算法的滨海地层盾构选型研究

由于地质环境的复杂性和对盾构法隧道适应性研究的缺乏,在复杂地层的沿海地区修建隧道比较困难,因盾构选型不当导致盾构掘进过程中停机、掘进困难等不适应现象时有发生。复杂地质条件下盾构在施工时往往面临着众多不确定因素的影响,难以进行有效和定量的评价。基于此,提出一种基于模糊综合评价模型和层次分析法(AHP)的盾构隧道适应性评价方法。在综合分析滨海复杂地层条件下盾构选型适应性影响因素的基础上,选取能够充分反映地质适应性差异、具有代表性和区分度高的5个评价指标,构建盾构选型适应性评价指标体系。并引入改进遗传算法(IGA)及AHP(IGA-AHP)确定评价指标的层次单排序权重和层次总排序权重,克服了AHP在一致性检验方面的缺陷。采用模糊数学构建各个评价指标的隶属函数,得到盾构选型的隶属度矩阵,并最终确定滨海复杂地层条件下盾构选型适应性模糊综合评价模型。以厦门市轨道交通4号线彭厝北站～蔡厝站区间为例,对所构建的盾构选型适应性模糊综合评价模型的合理性与准确性进行验证。评价结果符合实际情况,能为今后类似地层的盾构选型提供一定的借鉴和参考。     

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。     

北京铁路地下直径线盾构选型

研究目的:通过对盾构选型的研究,为类型工程的盾构选型提供参考,掌握盾构选型的关键技术。研究方法:分析了北京铁路地下直径线的工程地质及水文地质;针对不同类型盾构的结构特点,进行了可行性分析和论证;通过对盾构类型与地层渗透性的关系、与粘土含量的关系、与颗粒级配的关系的分析,从开挖面稳定机理、地表沉降、装机功率、刀具磨损、施工成本、施工进度等方面对盾构选型进行了详细阐述和方案比较。研究结果:通过对不同类型盾构的分析,完成了适应于北京铁路地下直径线工程的盾构选型,并对盾构施工的关键技术进行了探讨。研究结论:通过对工程地质及水文地质的分析,得知北京铁路地下直径线工程最适合使用泥水盾构施工。     

岩溶地区地铁隧道盾构施工风险识别与评价研究

贵阳市地铁3号线盾构施工区间岩体内存在多处溶孔、垂直溶洞和溶蚀破碎带,在这种复杂地质条件下,盾构施工工期长且施工技术复杂。采用可考虑多因素的层次分析法对岩溶地区地铁隧道盾构法施工风险进行研究：首先,根据工程现场资料及专家咨询意见建立岩溶隧道盾构法施工风险评价指标体系,包括盾构掘进风险、周边环境风险、自然及地质风险3个一级指标,盾构机选型与刀盘、刀具选型和盾构进出洞加固等13个二级指标和相应风险源;然后,利用层次分析法分别计算各个风险指标权重,并结合专家打分法对岩溶隧道盾构法施工风险进行综合风险指数计算;最后,根据计算得到的风险指数确定隧道施工风险等级,并给出相对应的风险控制措施。将该风险评价模型应用于贵阳市轨道交通3号线农学院站—花溪公园站区间盾构法施工中,得到总体风险等级为Ⅱ级,该结果与现场施工情况基本吻合,说明该模型具有较好的实用性。     

昆明地铁盾构选型设计分析与探讨

研究目的:随着昆明地铁建设的快速推进,地下区间隧道陆续开工进入盾构施工阶段,在环滇池冲沉积层复杂水文地质及主城区特殊施工环境情况下,如何在盾构主要系统选型设计方面取得优势,将盾构施工对周围环境的影响降到最低成为亟待解决的问题。本文针对目前昆明地铁掘进中的盾构施工情况及其他城市地铁盾构施工经验,对昆明地铁特殊地质情况下盾构主要系统选型设计进行了比较、分析和探讨。研究结论:昆明地铁除施工过程中采取必要的技术措施外,首先在盾构机机体尺寸结构、刀盘、推进及掘进等主要系统选型设计上保证良好的施工环境适应性,而从根本上降低掘进过程中的风险才是关键。     

长沙桐梓坡路—鸭子铺通道盾构选型及配置探讨

根据长沙桐梓坡路—鸭子铺通道工程直径、水文、地质等条件,分析该隧道工程盾构设备选型需要注意的关键因素和盾构施工过程中可能会出现的问题。对盾构设备的选型进行探讨,并从盾构各系统配置上针对各问题提出解决方案。     

盾构刀盘刀具布置优化算法比较

盾构刀具作为掘进过程中的切削工具,选型与布置影响着盾构的使用性能。结合直径Φ8 810 mm的盾构刀盘实例,将质心分布重合、破岩刀间距、最优切削效率、布刀位置不干涉等约束转化为数学不等式,建立带约束的数学优化模型;确定径向载荷、倾覆力矩最小为目标函数;对比分别采用传统优化算法、标准遗传算法、多目标遗传算法优化计算后刀盘受力情况。研究结果证明采用优化算法优化刀盘刀具布置的可行性。优化后倾覆力矩及径向不平衡力均减小,多目标遗传算法布置方案明显优于另两种优化方案,在今后解决刀具优化布置问题时可作为首选。     

穿越湘江水下岩溶发育区地铁盾构选型研究与应用

长沙地铁3号线越江隧道穿越湘江岩溶发育区,盾构施工风险高。针对沿线砾岩夹泥质砂岩复合地层、断裂破碎带和复杂岩溶地层等特殊地质条件,考虑水下高水压等因素影响,对地铁盾构选型进行研究。考虑不同施工风险,对盾构各关键部分进行设计与改进;对岩溶地层进行注浆预加固处理,分析泥水盾构对穿越复杂岩溶地层的适应性。采用改进的泥水盾构成功穿越湘江水下岩溶发育区,掘进效果良好,表明泥水盾构选型对穿越湘江水下岩溶发育区隧道的施工环境是合理且适应的。     

高压富水砂卵石地层盾构隧道管片选型与应用研究

针对高压富水砂卵石地层盾构隧道管片选型 中遇到的一系列关键技术问题,通过类比分析,确定管 片衬砌形式、限界与隧道净空、管片环宽与分块方式; 通过论证分析与技术经济比较,确定管片厚度、拼装方 式、接缝断面构造形式; 通过理论解析,对管片接缝密 封材料的抗水压能力进行分析,验证双道止水装置的 合理性; 利用数值计算,对全线盾构区间管片配筋进行 计算与分类,并给出相应的配筋方案; 通过单、双层衬 砌的内力比较,发现双层衬砌会导致管片弯矩增大、轴 力减小,管片安全系数降低,说明单层衬砌是合理的。 研究结论可为类似条件下的盾构隧道管片选型提供借 鉴与参考。     

浅谈隧道施工盾构机的选型

盾构施工法在隧道与地下工程的掘进中应用越来越多 ,然而盾构机的选型涉及到许多复杂的因素 ,文章就盾构选型的一般原则以及盾构选型时几种特殊情况的考虑进行论述     

盾构法与明挖法结合建造地铁车站的结构方案研究

盾构扩挖法建造地铁车站能够很好地解决地铁建设中盾构过站的问题.选取北京地铁10号线三元桥车站自起始里程18.6 m范围作为试验段,开展盾构法与明挖法结合建造地铁车站的结构方案研究.根据三元桥车站试验段的地理位置和建筑结构设计要求,进行塔柱式和立柱式共4种车站型式的结构设计,比选后推荐采用2.5 m侧站台立柱式车站结构方案.对该新型地铁车站结构设计中的关键问题,即特殊管片结构以及管片与车站主体结构连接的节点设计进行详细探讨,同时对结构防水方案进行研究.该结构方案符合国内目前的盾构技术和经济水平,为后续的研究工作奠定良好的基础.     

西安地铁二号线试验段区间盾构机选型及经验

研究目的：通过对西安地铁试验段工程盾构选型的研究,为西安地铁后续工程的盾构选型提供参考,掌握盾构选型的关键技术． 研究方法：分析了西安地铁试验段工程区间隧道所穿越地层的地质及水文,针对不同类型盾构机的结构特点进行分析、论证,通过对盾构类型与地质的关系分析,从地层适应性、刀具布置、施工成本等方面对盾构选型进行了详细阐述和比选． 研究结果：通过对工程地质、水文地质及不同类型盾构的分析,完成了适应于西安地铁二号线试验段工程的盾构选型,得出西安地铁二号线试验段工程最适合使用土压平衡盾构机施工,并对盾构施工的关键技术进行了探讨,为今后类似工程提供参考．     

武汉地铁首条过汉江隧道若干关键技术问题

研究目的:武汉地铁3号线王家湾站～宗关站越江隧道是武汉地铁首条过汉江的隧道,过江两岸工程地质差异性大,汉口段为富水砂层,汉阳段为老黏土、石英砂岩、灰岩(溶洞)等,同时周边紧邻江汉二桥和下穿多层老旧建筑,隧道设计工法选择难度大;江中段为富含蒙脱土的泥岩,盾构强结泥饼,对盾构选型和盾构施工要求高。针对本项目的特点,经过理论研究和现场施工问题研究,本文总结过汉江隧道的总体设计、盾构施工等方面的关键技术。研究结论:(1) 3号线越江隧道长约2.3 km,采用双洞单线隧道+1座区间风井方案,满足行车通风排烟要求;(2)越江隧道汉阳、江底和汉口各段地层差异性较大,因地制宜选用矿山法和盾构法组合方案,包含平纵断面设置、盾构选型、盾构空推、盾构始发接收等关键技术的运用;(3)本工程在具体实施过程中,遇到富含蒙脱土的泥岩强结泥饼难题,探索出了相关盾构施工处理措施;(4)本研究成果可供类似复杂地层的越江隧道设计和施工参考及借鉴。     

某跨海地铁隧道总体技术方案研究

跨海隧道由于其工程环境的特殊性,施工过程往往风险高、难度大,为在项目前期尽快稳定总体技术方案,确定科学、合理、经济、安全的施工方法,为工程的推进及后续阶段决策创造条件,以厦门地铁3号线超长跨海区间为例,采用对比分析法,从地质、工期、造价等方面研究工程总体方案,并结合施工风险、疏散救援等对不同方案断面深入分析,得出最优方案。研究表明,适合本工程的工法有“矿山+盾构”组合工法和全盾构法;综合考虑施工风险、通风救援、工期、造价,硬岩掘进长度等因素,“矿山+盾构”组合工法中推荐小洞方案,全盾构法推荐8.5 m盾构方案;最后进一步结合平面线位因素,决定采用组合工法。     

地铁区间盾构施工进度与投资智能控制方法研究

研究目的:盾构施工作为城市地铁建设中的重要方法，其施工进度与投资控制具有非常显著的复杂系统特点，并受到盾构自身因素、建设条件、施工组织管理、工程内容、技术标准、融资特征等繁复多变的影响因素的影响，故实际控制过程中存在诸多问题。为优化进度与投资控制体系，本文拟进行分析建模并论证。研究结论:(1)对已完成工程的历史数据处理和分析，建立地铁区间施工进度与投资信息资料数据库；(2)运用PSO聚类分析、BPNN等非线性智能方法可以有效估算盾构施工进度与投资目标；(3)综合PDCA、预警等管理方法建立模型，可实现盾构施工进度与投资的动态优化控制管理；(4)将动态优化控制模型在实际地铁区间盾构施工中进行应用，实现了地铁区间的智能化、信息化管理；(5)本研究成果可为地铁区间盾构施工的进度与投资控制提供可行性方案。     

城市轨道交通盾构同步注浆国内外现状及发展

同步注浆工艺作为盾构施工中的重要环节,其注浆效果对盾构掘进中的沉降控制与及时包裹管片起到重要作用。针对壁后同步注浆的作用进行分析,系统总结同步注浆浆液类型与要求,对比分析3种常用浆液优缺点,结合工程实际需求探讨浆液需求及发展方向。统计国内已建35个地铁盾构施工案例,分析地铁施工采用盾构机类型及管片尺寸,简要分析盾构隧道同步注浆中的热点问题并展开讨论。研究结果表明:浆液种类需根据地层条件进行选取,国内盾构隧道施工过程同步注浆采用单液浆(惰性浆液、可硬性浆液)较多,盾构隧道施工同步注浆双液浆开始逐渐推广,国外盾构隧道施工同步注浆已逐渐向双液浆转变;壁后注浆准确探测与评价对于注浆效果的反馈与地层变形敏感地区至关重要,相关研究有待进一步加强;在含水量大于30%的地层、渗透性极高地层、软弱不均地层且周围近距离穿越建(构)筑物,对沉降控制要求较高的工程中,建议采用双液浆同步注浆施工或辅以克泥效特殊浆液进行施工。     

西安地铁2号线试验段区间盾构机选型及施工经验

研究目的:通过对西安地铁试验段区间工程盾构选型的研究,为西安地铁后续工程的盾构选型提供参考;针对黄土地区特殊地层对盾构施工的关键技术进行研究,以及西安地铁2号线试验段工程施工经验的介绍,掌握西安黄土地区盾构选型及施工的关键技术.研究结果:通过对西安地铁2号线试验段区间的工程地质、水文地质及不同类型盾构机的分析,完成了适应于该段工程的盾构选型,得出西安地铁2号线试验段工程最适合使用土压平衡盾构机施工.针对黄土地区特殊的地质状况,对盾构施工的刀盘、刀具、螺旋输送机、加泥及加泡沫系统、推进油缸等影响盾构施工的关键技术进行了探讨,同时对试验段工程施工经验进行分析,为今后黄土地区盾构工程提供参考.     

京张高铁清华园隧道复合地层盾构机械配置研究

依据清华园隧道盾构区间的隧道参数和工程地质条件,分析盾构机刀盘和刀具对卵石土、砂、粉质黏土互层的适应性。从地层渗透系数、颗粒级配、地下水压、周边环境影响、隧道规模等方面进行综合考虑,选取泥水平衡盾构作为最终选型。考虑到刀盘跨度较大和中途换刀对盾构稳定性的影响,结合渣土特性和既有工程经验,决定采用辐条面板式刀盘,并确定了开口率和开口尺寸;此外,还给出了以切削型为主且可常压更换的刀具配置方案。最后简要介绍了常压换刀的技术流程和泥水环流系统的设计方案,总结了卵石土、砂、粉质黏土互层的盾构机械配置方案。     

寒区铁路路基冻害微型盾构靶向置换整治技术

以秦沈客运专线为依托,开展了铁路路基冻害微型盾构靶向置换整治技术研究,对微型盾构非开挖方式的整治方案、施工步骤进行了详细介绍,并监控施工过程,分析整治效果。结果表明:该技术直接针对病灶处不良填料进行靶向精准置换,达到了治标治本目的;施工过程中采用基于变形自动监测的信息化动态施工,确保了铁路路基的稳定性与线路的平顺性;秦沈客运专线17个工点的冻害治愈率达94%。铁路路基冻害微型盾构靶向置换整治技术有推广应用价值。