土压平衡盾构的土力学模型与土压平衡控制

根据土压平衡盾构的特点及施工原理,结合隧道设计、施工的具体经验,建立了土压平衡盾构的土力学模型,并采用朗肯理论计算了掘进土压力,提出了土压平衡盾构掘进土压平衡控制策略,确定了土压平衡盾构施工土压力的设定原则和方法,为土压平衡盾构掘进机的设计和开发提供科学的理论依据.     

土压平衡盾构双螺旋输送机力学机理简析

螺旋输送机是土压平衡盾构的重要组件,对维持盾构开挖面土压平衡起着至关重要的作用。通常一台土压平衡盾构中只配备一节螺旋输送机,但近来在一些水土压力较大的地区采用土压平衡盾构时,一节螺旋输送机难以平衡地层压力,利用双节串联螺旋输送机来解决土压平衡问题。根据土压平衡原理,建立了双节串联螺旋输送机的力学模型,得出双节串联螺旋输送机底部压力在静力平衡条件下的力学表达式,并在此基础上讨论了双节串联螺旋输送机底部压力与其设备参数及渣土性质参数的相关关系,为合理设计、改造、选用和评价土压平衡盾构双节串联螺旋输送机提供了一个简便的方法。     

盾构土压平衡动态神经网络逆控制技术研究

盾构密封舱的土压平衡作为地表沉降控制的关键因素对盾构安全施工具有重要保障。为映射影响土压平衡掘进参数之间的非线性耦合关系,增强非线性控制模型的动态性能,提高土压平衡的控制精度,根据盾构施工中影响密封舱内土压平衡的掘进参数调控的难易程度,依托现场监测数据建立基于动态神经网络逆控制前馈作用下的螺旋输送机转速控制模型。对控制模型的性能与效果进行分析验证,结果表明： 动态神经网络输出的前馈螺旋输送机转速能够对推进速度、刀盘转矩的变化响应灵敏; 在给定掘进条件下与通过人工调节螺旋输送机转速控制土舱压力的方法相比,动态神经网络逆控制前馈作用下密封舱土压的最大波动误差由9.8%降为5.3%。     

土压平衡盾构机密封舱土压力控制模型

基于有限元数值模拟方法,建立盾构机密封舱土压力的控制模型。通过分析盾构土压平衡的掘进参数之间及其与土舱压力间的相互关系,提出盾构机密封舱土压力优化控制模型。数值模拟结果表明：在保持推进速度不变的情况下,通过对密封舱内土压力的实时监测来控制螺旋输送机转速的实时变化,可控制密封舱内土压力在设定的范围内,从而实现土压平衡。     

土压平衡盾构螺旋输送机排土及保压作用分析

螺旋输送机的排土和保压作用的发挥对土压平衡盾构的施工安全与效率有重要影响,对其作用机制及影响其作用发挥的因素进行系统的理论分析,并参考工程实测数据,得出以下结论:1)盾构施工中的土压平衡包括土仓内外与螺旋输送机内的压力平衡和进、出土量的平衡,其通过螺旋输送机排土量的控制来实现;2)渣土进入螺旋输送机后,依靠自身重力及与螺杆、叶片和筒壁界面间的摩擦作用来抵抗土仓内的水土压力,保持出渣过程的稳定性;3)渣土性质对螺旋输送机的排土和保压效果有较大影响,主要通过向刀盘前方和土仓内添加改良材料的方法对渣土状态进行调整;4)从螺旋输送机结构分析,可通过减小螺距、采用间断式螺杆或双螺旋输送机3个方面进行改造,以增加保压效果。     

超大直径土压平衡盾构复杂地层中下穿机场滑行道沉降控制技术研究

以上海虹桥枢纽内超大直径土压平衡盾构下穿机场滑行道工程为背景,结合复杂地层情况和工程特点,针对超大直径土压平衡盾构施工引起的地层沉降对机场滑行道影响,以及相应的施工技术措施进行了分析研究,给出具体的盾构施工沉降控制参数,为今后超大直径土压平衡盾构施工提供了借鉴。     

隧道盾构法施工土压力的计算与选择

根据土压平衡式盾构的工作原理和朗金土压力理论,对土压力进行了分析,重点介绍了静止土压力、主动土压力、被动土压力以及水压力的计算方法,提出了土仓压力的选择方法,并通过工程实例进行了说明。     

超大直径土压平衡盾构近距离下穿人行通道施工控制技术

该文采用数值模拟方法分析超大直径土压平衡盾构下穿人行通道施工时的土舱压力设定;提出主要通过控制注浆压力来控制穿越阶段的同步注浆施工;建议将穿越段分为不同的控制阶段,各区长度的确定则要综合考虑盾构穿越层土压力的大小、盾构机推进的影响范围、盾构机土舱压力的调整能力等。推进过程中结合其他措施将某隧道近距离下穿人行通道的不均匀变形控制在2mm左右。     

双线地铁隧道泥水及土压平衡盾构施工地层变形特征研究

为分析圆砾地层双线地铁隧道分别采用泥水和土压平衡盾构施工时的地层变形特征，以南宁地铁3号线东葛路站-滨湖路站区间盾构施工工程为背景，采用现场监测数据分析2种盾构施工时的地表横向沉降特征和监测点纵向沉降历程特征。利用FLAC3D软件对2种盾构工法进行简化模拟，验证模拟方法的可行性； 设计双线地铁隧道分别采用土压平衡盾构和泥水平衡盾构、全部采用泥水平衡盾构、全部采用土压平衡盾构3种工况的模拟方案，研究3种工况下的地层变形特征。研究结果表明： 1)双线地铁隧道采用2种类型盾构施工时，地层沉降曲线偏向土压平衡盾构施工的隧道一侧； 采用同种类型盾构施工时，地层距离隧道越近，沉降曲线呈“W”特征越明显； 2)双线地铁隧道采用土压平衡盾构施工时各地层沉降较大，地表横向沉降影响范围约50 m； 采用泥水平衡盾构施工时各地层沉降相对较小，地表横向沉降影响范围约30 m； 3)3种工况下，双线地铁隧道采用土压平衡盾构施工时引起的地表水平位移最大。     

土压平衡盾构掘进施工中泡沫改良工艺的研究

为适应土压平衡盾构在复合地层中施工,需将盾构开挖地层中的土体改良成具有良好的塑性流动性、较低的渗透性,以及较小的内摩擦角,通常采取在开挖面及土仓内注入土体改良剂。现对土压平衡盾构掘进施工中的泡沫改良工艺进行叙述,对泡沫改良机理、泡沫使用参数、盾构机改良系统等方面进行了研究。     

土压平衡盾构脱困技术及经验教训

为解决土压平衡盾构通过硬岩地层时被卡死的难题,以重庆地铁6号线土压平衡盾构施工为例,施工中采取以下脱困措施:1)采用爆破方法破除盾体上方围岩使盾构脱困;2)采用抬高刀具和增大开挖直径的方法解决边滚刀磨损超限造成盾体被卡的问题;3)爆破脱困后,对爆破形成的空腔进行注浆回填,保证盾构施工安全。针对盾构卡机问题,提出以下防卡措施:1)盾构在硬岩条件下施工,给盾构机配备扩挖刀;2)定期对刀盘情况进行检查。     

超大直径土压平衡盾构开挖面稳定控制技术研究

随着城市中心密集程度的增加,超大直径土压平衡盾构将成为城市中心公路隧道施工的优先选择。针对这种盾构的施工技术研究刻不容缓,开挖面稳定控制研究就是其中重要的一项。为了合理设置土舱控制压力,将土舱上部区域和底部区域设置控制压力分别进行计算。经过对比分析得到,在上部区域设置控制压力有利于开挖面稳定性控制,并在中国两个工程中得到了成功运用。     

扩展土压平衡盾构在含水地层中的适应性

从土压平衡盾构原理出发,总结论述了从土塞效应、注入添加材料和机械辅助方法来扩大土压平衡盾构适应含水地层能力的理论和方法,为扩展土压平衡盾构在含水地层中的地质适应性提供了新的思路。     

基于纵向沉降曲线的黄土地层盾构土舱压力分析

为分析黄土地层盾构土舱压力设置问题,根据西安地铁4 号线区间盾构隧道施工过程建立盾构施工数值模型,基于对模型不同位置处地表沉降量的监测,通过将不同监测点的地表沉降曲线转换到同一坐标下进行对比,分析土舱压力对掌子面前方未开挖地层的影响,进而提出盾构土舱压力合理取值方法。研究结果表明: 1)盾构掘进对掌子面前方地层的扰动具有累积性,地层的变形具有滞后性,即盾构对掌子面前方地层挤压或支护不足时对掌子面前方地层的扰动会不断累积,表现为各监测断面的沉降曲线量值和分布规律不一致; 2)当土舱压力与地层土压力相平衡时,各监测断面的监测曲线基本相似,针对设置工况,土舱压力为0. 1 MPa 时,地表沉降曲线落在同一狭长区域内,即表明该值为与该地层相匹配的土舱压力值。     

土压平衡盾构施工风险监控系统及参数预警研究

为提高土压平衡盾构施工过程中的风险管控力度,增加盾构施工参数控制的精细化程度,做到盾构施工参数异常自动预警,设计并研发一种基于B/S构架的盾构施工风险监控系统。首先,对土压平衡盾构施工过程中的安全风险管控需求进行总结,建立系统的基本构架,确定系统的基本功能;其次,对盾构施工参数自动预警进行研究,提出参数预警的判断准则及判断方法,并将参数预警整合于盾构风险监控系统中,实现施工参数的自动预警;最后,通过缜密的算法及合理的界面设计完成风险监控系统的研发。系统的主要功能包括： 盾构参数监控、参数分析、参数预警、风险管控、施工管理等。     

土压平衡盾构在砂卵石地层中穿越城市河流施工关键技术

北京地铁10号线二期工程(公主坟站—西钓鱼台站区间和西钓鱼台站—慈寿寺站区间)盾构区间在砂卵石地层长距离下穿昆玉河,为了摸索出一套适合土压平衡盾构砂卵石地层下穿城市河流的施工方法,通过在穿河之前设置试验段优化施工参数,穿越期间有效控制土仓压力、盾构推进速度、螺旋输送机出土速度,调整注浆压力、注浆量和盾尾油脂用量,及时进行同步注浆和二次补浆等技术措施,盾构成功穿越河流并解决了螺旋输送机喷涌、被卡等重大风险,保证了河堤变形在产权单位要求的范围内,为今后类似工程积累了施工经验。     

土压平衡盾构机土压平衡控制策略研究

盾构机本身是具机、电、液、测控、土木等多学科技术于一体的工程机械,就北京地铁施工中所使用的一种土压平衡盾构机的土压平衡控制方法进行设计分析,通过控制开挖量与排土量达到动态平衡,以建立适当压力与开挖面的土体压力平衡,进而减少对土体的扰动,控制地表沉降,实现土压平衡控制,依赖推进系统及螺旋机系统协调控制。     

浅谈土压盾构工法中运输系统安全管理

土压盾构工法在城市隧道建设中得到广泛的应用,结合广州地铁土压盾构施工特点,提出从人和物两个方面对运输系统进行安全管理,为土压盾构施工中运输系统的安全管理提供一些思路.     

浅埋EPB盾构土舱压力研究

基于Rankin土压力理论,分析浅埋EPB盾构土舱内土体与掘进面上土体之间的相对位移关系,建立盾构前方及其上覆土体处于弹性平衡、主动极限平衡和被动极限平衡三种状态下的土舱压力计算模型,推导得出了地表处于无变化、沉陷和隆起所对应的土舱压力界限值,得出了盾构施工土舱压力取值区间的理论解。结合某盾构施工实例,验证了该理论解的有效性,为盾构施工时土舱压力这一施工参数的选取提供了理论依据。     

富水砂卵石地层土压平衡盾构施工关键技术

以成都地铁一号线盾构4标(火车南站-省体育馆区间隧道)工程为依托,介绍了针对成都地铁富水砂卵石地层,采用土压平衡盾构施工的关键技术。