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。     

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。     

漂卵石地层盾构机刀盘卡停原因分析及脱困技术

盾构机被困是地铁隧道施工中的重大风险之一。成都地铁5、6号线区间隧道多位于漂卵石地层,由于该地层漂石含量多、粒径大,盾构机掘进时极易发生刀盘卡停现象,而且采用盾构机脱困扭矩不易直接脱困,严重影响盾构机正常掘进。文章以成都地铁5、6号线区间隧道施工为例,对大粒径漂卵石地层盾构机被困原因进行了分析,并提出了预防刀盘卡停及刀盘脱困的多项技术措施,详细介绍了惰性砂浆置换和膨润土泡仓刀盘脱困技术方案的实施,总结了应用效果,可为类似工程施工提供借鉴参考。     

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。     

红砂岩-卵石复合地层刀盘卡停分析及对策

富水红砂岩与大粒径砂卵石复合地层其骨架效应显著,且大粒径漂石随机分布,极易导致盾构施工过程中出现刀盘卡停等故障。本文以兰州2号线公定区间盾构刀盘卡死故障为例,结合工程实际分别从水文地质条件、盾构机性能、刀盘布局等方面分析刀盘卡死原因,并针对性提出渣土改良、盾构机自身减负及消除围岩对刀盘握裹力等技术处理措施,成功解决了红砂岩与大粒径砂卵石复合地层中盾构机卡顿问题,避免了进仓或地面加固后处理工序,实现了工期及成本效益双丰收,对同类型工程具有重要参考价值。     

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。     

无水砂卵石盾构施工分区注入式渣土改良技术

无水砂卵石地层力学性质不稳定,卵砾石含量高,颗粒之间空隙大,无黏聚力,盾构在此条件下掘进,渣土很难被改良成“塑流性状态”,盾构推力、扭矩大且变化异常,刀盘、刀具及螺旋输送机磨损严重,盾构掘进效率低且时常发生开挖面失稳、地表塌陷等事故.结合北京地铁十号线二期7标的工程实践,提出了“分区注入”的施工方法.即根据刀盘上的7个注入孔的位置分布情况,通过外侧孔注膨润土泥浆,而中心区域注泡沫,中间的过渡区混合注入,膨润土泥浆与泡沫的配比可以根据不同工况做实时调整.该技术的成功应用,保证了盾构机长距离在砂卵石地层中连续高效掘进.     

浅谈黏土地层中的盾构施工技术

盾构机在黏土地层中掘进施工会遇到较多困难,本文以武汉地铁8号线二期工程马房山站～洪山区政府站区间施工为例,从盾构机选型与设计、螺旋机改造、掘进参数控制、渣土改良等方面介绍黏土地层盾构施工的一些相关技术,为类似工程施工提供参考。     

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。     

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。     

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。     

北京地铁无水砂卵石地层盾构施工技术难点及施工对策研究

针对土压平衡盾构在砂卵石地层掘进中经常出现土压建立困难,刀盘推力与扭矩大且磨损严重,经常出现刀盘"卡死"、螺旋输送机磨损严重及抱死现象,采取对土体进行塑流化改良、刀盘改造及刀具优化、调整注浆配比等措施,很好地控制了地面沉降,确保了该区间的顺利贯通。     

土压平衡盾构过圆砾土层施工技术浅析

通过研究西安地铁一号线12标采用土压平衡盾构机穿越600 m全断面圆砾土地层的施工风险,提出了在盾构机设计、渣土改良,控制沉降等方面的各项措施,为以后类似工程施工提供借鉴。     

马蹄形盾构机研制关键技术及工程应用

为提高马蹄形隧道机械化施工水平,以蒙华铁路白城隧道项目为依托,研制马蹄形盾构机。其关键技术包括:提出低扰动多刀盘、多驱动协同开挖技术,推导小刀盘扭矩系数计算公式;研究马蹄形管片分块方式,设计1种多自由度变曲率管片拼装机,解决变曲率、大重量管片的拼装难题;研究双螺旋输送机联合出渣技术,基于Fluent仿真分析对开挖面进行流场仿真,通过压力监控及反馈实现双螺旋输送机土仓压力实时控制;设计梭式盾体结构,给出无铰接盾构机最小转弯半径计算方法,并提出相应的纠滚措施。研制的盾构机在施工过程中掘进性能良好,能满足安全、快速、环保施工的要求。针对出现的排渣不畅问题,提出利用高压水射流技术对渣土进行切割冲刷,在螺旋输送机上部设置2个推土器装置;而对出现的顶推力过大问题,则采取增大下部3个刀盘的直径等改造措施。改造后的马蹄形盾构机在蒙华铁路白城隧道的成功应用,使得马蹄形隧道使用盾构法施工成为现实。     

南昌地铁砾砂层渣土改良技术试验研究

随着土压平衡盾构的广泛推广和应用,其地层适应性也越来越强,但盾构机在一些特殊地层中掘进时,渣土无法满足盾构施工对渣土流塑性的要求,易造成刀盘结饼、掌子面压力不稳定、刀盘磨损严重等问题。泡沫渣土改良技术是保证施工安全、顺利进行的关键技术之一。本文针对两种工程现场常用的泡沫进行泡沫基础性能试验,并以南昌地铁3号线盾构区间为工程背景,针对该区间砾砂地层进行改良渣土坍落度试验,对不同注入率和不同发泡剂的改良效果进行分析。研究发现,两种泡沫剂的建议使用浓度为3%;渣土流动性随泡沫注入率的增大而提高。在试验所用土样条件下,建议施工时使用的泡沫注入率为20%~30%。     

狮子洋隧道下穿珠江大堤注浆加固技术研究

研究目的:新建铁路广深港客运专线狮子洋隧道下穿珠江主航道,在隧道进口方向穿越珠江大堤下方的不均匀地层时,地面发生大面积塌陷,危及珠江大堤安全,同时盾构机被困,不能正常掘进.为解决此难题,针对该工程的最佳地层加固方案和实验采用50 m以上深孔袖阀管注浆工艺进行研究,提出可行办法和措施,保证施工的顺利进行.研究结果:通过研究提出的地层加固方案和深孔袖阀管注浆工艺,解决了深孔袖阀管注浆的"卡、掉芯管"问题;解决了在盾构机前方注浆施工可能发生的"包裹、固结"盾构机的问题.通过注浆改良地层,保证了盾构机施工的正常.     

粉质黏土地层隧道盾构施工渣土改良剂试验

研究目的:盾构掘进过程中,渣土的流动性、止水性、流塑性是盾构掘进效率及盾构机使用寿命影响的主要影响指标,因此对不同地层渣土性质的改良以满足施工要求极其重要。本文针对成都地区粉质黏土地层盾构施工,研发适用于粉质黏土地层专用渣土改良剂分散型泡沫剂。通过室内对渣土容重、流动度、黏附性等的测定,筛选出最好的改良剂配方。对成都地铁7号线盾构区间强风化泥岩地层渣土进行改良试验,分析不同泡沫剂对现场盾构掘进参数、泡沫消泡量、渣土性状的影响。研究结论:(1)通过配比试验及发泡效果检测,得到了多组泡沫稳定性和同类产品性能相当甚至更优的基准泡沫剂,泡沫半衰期在20 min左右,5 min消泡率在3%以内,完全满足盾构施工要求5 min内消泡不大于5%的指标;(2)针对粉质黏土地层特点,研制了分散型泡沫剂S53-JSSA-6(DCA),通过室内渣土改良试验,验证了其对粉质黏土的改良效果,加入分散型泡沫剂后较大程度地降低了粉质黏土的黏附性,可降低盾构在粉质黏土地层的结泥饼风险;(3)分散型泡沫剂DCA在强风化泥岩地层的应用试验表明,分散型泡沫剂的产品性能能达到巴斯夫同类泡沫剂,完全满足现场强风化泥岩地层的盾构施工要求;(4)本试验结果可为粉质黏土地层盾构隧道施工渣土改良研究问题提供参考。     

北京新机场线一期8.8m直径隧道盾构选型研究

依托北京新机场线一期工程07标段,从刀盘类型、刀盘驱动设备、刀具型式、刀具布置、渣土改良系统和同步注浆系统等方面对盾构选型进行研究。通过分析工程特点、总结以往工程经验、理论计算等方法得出结论:在全断面砂卵石地层中,辐条式刀盘适应性更佳;先行刀与刮刀组合的破岩方式以及先行刀的高差设置,有利于盾构掘进开挖土体;渣土改良材料注入口布置应充分考虑地质条件。     

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.     

江底盾构隧道地层加固及洞室施工技术

采用盾构法在某江底隧道施工过程中,左线盾构机由于受江底上软下硬地层和刀盘严重磨损等影响,掘进速度异常缓慢,要对刀盘进行修复。为达到敞开式开仓修复刀盘条件,决定从右线对左线盾构机前方地层进行提前加固;同时在合理的位置,从右线开挖通道进入左线,提前进行刀盘修复洞室的开挖。从施工平面布置和主要施工工序、施工前的准备工作、盾构机前方地层加固等8个方面介绍了江底地层加固和刀盘修复洞室施工方法以及施工中应注意的问题。