土压平衡盾构加气排水防喷涌技术研究

针对地下水丰富、节理裂隙发育、渗透系数大和气密性差的地层,常规的土压平衡盾构掘进易发生喷涌现象,导致地表沉降变形大、施工效率低。本文依托兰州地铁1号线、2号线土压平衡盾构施工项目,建立土压平衡盾构舱内压力传递模型,对土压平衡盾构舱内压力传递原理和加气排水防喷涌机理进行研究,提出土压平衡盾构"加气排水"掘进施工方法;通过土压控制和掘进舱压控制实现了"加气排水"掘进施工的过程控制;应用地质雷达扫描和注浆加固技术解决了地层疏松、空腔等缺陷。     

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。     

土压平衡盾构机过富水砂层施工技木

针对土压平衡盾构机在富水砂层不利地质中作业时易出现地层沉降、隧道喷涌、盾构姿态难控制等问题,提出盾构机掘进工艺流程及操作要点,并结合项目特点提供了关键材料的配合比,为土压平衡盾构机在类似富水砂层地质条件作业提供借鉴.     

浅谈盾构螺旋输送机螺旋轴的加工制造

螺旋输送机作为土压平衡盾构机实现渣土输送及土压平衡功能的关键零部件之一,为了减少其在多变且恶劣地质工况下因过度磨损和断裂而引起故障发生,通过选择焊接性能优良的材料、采用先进的焊接工艺技术保证同心度以及不同的耐磨措施,改善螺旋输送机的性能,达到了延长螺旋输送机使用寿命的效果。     

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。     

土压平衡式盾构施工中"理想状态土体"的探讨

提出了土压平衡式盾构施工"理想状态土体"的概念:较低的渗透性,相对适中的压缩性,较小的抗剪强度,一定的流动性.使用外加剂最好的效果就是使开挖下来的天然土体经过改良后接近"理想状态土体".应将盾构掘进中喷涌、结泥饼、开挖面失稳、排土不畅等因为土体性质不良导致的施工故障发生可能性降到最低.还对非理想状态土体引起的常见盾构施工问题进行了概述.通过理论和实践的研究,确立了评价理想状态土体的物理力学指标,并认为只要有效、有针对性地使用外加剂,将土体的物理力学性能调整到分析范围,可将施工难题控制在最小的发生概率之内.     

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。     

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。     

特殊地质情况下土压平衡盾构掘进施工技术

结合广州地铁3号线、5号线的工程实践,对土压平衡盾构穿过喷涌地段、长距离硬岩地段、上软下硬地段、瓦斯地段、空洞地段以及盾构小曲线半径始发等掘进的关键技术进行了论述和总结,具有一定的推广应用价值。     

大埋深盾构隧道穿越全断面砂层施工关键技术

以广州地铁十八号线某盾构区间为背景,分析了土压平衡盾构在上覆大厚度淤泥和淤泥质土条件下穿越全断面富水砂层的主要施工难点,总结了施工关键技术,主要得到以下结论：盾构在富水砂层掘进时,渣土改良是施工过程中的重点,本工程针对地层中的细颗粒含量,采用只注入泡沫的方法进行渣土改良,现场实践证明该方法能避免喷涌发生。施工中应根据地层条件,通过试验等方法确定适合的渣土改良方法。基于富水砂层的特性,渣土改良应以膨润土浆液为主,高分子聚合物为辅,同时在螺旋输送机出口安装防喷涌装置以避免发生喷涌。由于砂层在受扰动时易发生坍塌,盾构在通过砂层时可通过加快推进速度、尽量保持各施工参数稳定的方法快速穿越砂层段,同时严格控制出土量,保证同步注浆和二次注浆质量,避免地表沉降超出安全范围。     

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。     

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。     

盾构机采用水土平衡法通过中间风井的技术

盾构机通过中间风井的一般方式是:先完成全部中间风井主体结构,洞门处地下连续墙钢筋混凝土结构,而后盾构机过站,指出这相当于完成一次到站、平移、再次始发的过程,造成涌水涌砂风险集中.随后介绍一种工法:临时回填风井底板结构,盾构从回填土中穿越,最后开挖并修筑中间风井结构,以此降低盾构过风井的涌水涌砂风险.     

无地面垂直条件邻接暗挖隧道侧置竖井式盾构转场关键技术

深圳地铁5号线怡—黄区间隧道设前后邻接的盾构段与矿山段。盾构自怡景路站始发后,于沿河路至深南路右转匝道设盾构吊出井,后由于交通及管线限制,改为扩挖区间矿山段施工横通道,设接应段,洞内水平加固+素混凝土填充。盾构机出洞进入接应段,拆除螺旋输送机,主机分段解体、转体、平移,通过侧置竖井吊出转场,螺旋输送机及后配套后退至始发井吊出转场。该转场方式为国内首例,克服了繁华城区富水上软下硬地层、无降水条件下大断面扩挖及水平加固难题,完全避免了对繁华地段交通干扰,充分显示了技术复杂性与方案优越性,社会效益良好。     

土压平衡盾构到达钢套筒辅助施工接收技术

针对南京地铁3号线TA08标浮大区间土压平衡盾构法隧道施工遇到的特殊工程地质条件,采用土压平衡盾构到达钢套筒辅助工艺解决了施工难题。该技术不仅有效避免盾构到达接收过程中涌水、涌砂等风险,确保出洞安全,而且,钢套筒盾构接收方法的成功使用,提高了盾构到达接收洞门的密封质量及管片的拼装质量。     

杯型水平冻结法端头加固与钢套筒辅助的盾构接收技术

盾构接收是复杂软弱富含水地层盾构施工的关键风险点。针对某地铁车站端头隧道施工中所遇到的特殊工程地质条件,提出并采用了杯型水平冻结法端头加固与钢套筒辅助的盾构接收施工工艺。采用工程应用与实测相结合的研究方法,对水平冻结加固区的温度以及盾构接收期间地表沉降进行了现场实测研究。分析了冻结壁温度变化规律,判断安装和切割钢套筒时机,确保了钢套筒顺利切割。总结了软弱富含水地层钢套筒盾构接收技术的特点及难点,有效地避免了盾构接收过程中涌水、涌砂的风险,保障了盾构的安全接收。     

基于S-N曲线的螺旋输送机主轴疲劳分析

针对后部驱动结构形式的盾构螺旋输送机,采用先进的有限元分析再基于S-N曲线的方法,对其主轴进行疲劳寿命分析,并将此分析结果作为对主轴进行优化设计的依据,确保螺旋输送机在整个施工过程中能够正常高效工作。     

盾构长距离穿越上软下硬富水石灰岩地层施工技术

长距离穿越上软下硬富水石灰岩地层一直是盾构施工的难题,掘进过程中刀具磨损严重、突遇溶洞、螺旋机喷涌、频繁带压开仓换刀,严重影响掘进速度并存在极大的安全隐患。徐州市地铁2号线百果园站-拖龙山站盾构区间有420m连续长距离穿越上软下硬富水石灰岩地层,对施工进度、组织效率、工程安全均提出了较高要求。基于此,本文对盾构机刀盘刀具进行设计优化、螺旋机出土口防喷涌改造、优化掘进参数有效地控制刀具磨损,最后顺利完成本区间的施工任务并取得良好效果。