无水漂卵砾石地层土压平衡盾构施工关键技术

文章以北京地铁九号线丰台东大街站—丰台北路站区间全断面无水漂卵砾石地层盾构掘进工程为背景,基于地质勘查资料和试验探井的分析结果,掌握了该漂卵砾石地层的空间分布规律和力学性质。在合理选用辐条式土压平衡盾构的基础上,通过对盾构机关键部件进行适应性改造,降低了刀盘刀具磨损。施工中通过掘进参数的有效选择,实现了该类型盾构机在全断面卵砾漂石地层中的长距离掘进。     

土压平衡盾构施工中泡沫改良圆砾地层试验研究

随着我国城市地铁的讯速发展,盾构法隧道开挖得到了广泛的应用。土压平衡盾构在圆砾、卵石地层中施工出现了许多问题,如动态土压平衡难以形成、刀盘扭矩过大、刀盘和刀具磨损过快等,最有效的解决方法是土体改良。文章通过研制可以改变泡沫性能参数的新型发泡装置,全面研究泡沫的性能,为科学使用泡沫提供依据。在盾构开挖的圆砾地层中钻井取样,利用泡沫进行改良,通过塌落度试验获得泡沫对圆砾塑流性(塑性流动性)影响的实验规律,得到适合土压平衡盾构施工的最优泡沫注入比。     

卵石含量高、粒径大的富水砂卵石地层中盾构机选型研究

根据成都地铁一号线盾构机所选机型在施工过程中的经验和教训,通过对盾构机的掘进机理深入分析,提出了在富水砂卵石地层盾构机刀盘的合理结构形式.要求刀盘结构强、材质好、面板少、开口率大、开口尺寸适当,用网格结构控制;中心安装超前撕裂刀;滚刀刃间距根据所配置的螺旋输送机的排除卵石尺寸确定;以及刀盘的正、侧面备有耐磨保护装置措施等.     

大断面越江盾构隧道管片接头选型研究

文章针对越江水下盾构隧道管片接头设计,采用三维有限元对典型接头方案中不同螺栓位置和土水压力计算控制点下的接头抗弯刚度、接缝张开度和张开高度、螺栓应力等进行了数值计算和对比分析,研究分析了手孔和螺栓数量及布设位置、尺寸等对大断面越江盾构隧道管片接头选型及设计参数的影响.研究结果表明,工程设计中此类接头应在满足接头抗弯刚度和接缝张开度的前提下采取减少手孔数量、均布手孔位置、调整螺栓中心位置和尺寸、施加螺栓预紧力等措施,以达到提高结构防水性和整体承载能力的目的.     

超大直径海底隧道盾构选型研究

根据复杂地质条件下超大直径海底隧道盾构选型的特点,并结合某海底隧道的工程特点及地质条件,对影响盾构选型的各种主要因素进行了分析,对泥水平衡盾构和土压平衡盾构从各个方面进行了综合比选,最终选择了适合本工程的大直径复合泥水盾构.由于目前国内外大直径复合泥水盾构在复杂地质条件下的工程应用很少,文章回顾了国内外复合泥水盾构类似工程应用情况.通过调查研究表明,大直径泥水盾构的制造及在该海底隧道中的应用是可行的.     

成都富水砂卵石地层盾构设备配置探讨

成都地铁1、2号线成功地采用了盾构法施工,但由于成都地质条件以高富水、高卵石含量著称,到现在为止还存在刀具消耗成本大、换刀困难、地表易坍塌及刀盘和螺旋输送机磨损严重等实际问题.文章通过对成都富水砂卵石的地质特点和现用盾构设备的优缺点的分析,提出了将盾体进行适当改进的设想:刀盘南面板式改变为辐条式、螺旋输送机由轴式改变为带式、对卵石的处理方式由破碎为主变为全部排出,这样将可以大大降低施工成本,解决地表易坍塌的问题,创新改进后的盾构设备配置将更适合成都地铁盾构施工.     

软土地层加固对盾构姿态调控及地层变形的影响研究

Based on the large-diameter shield tunnel project in soft soil strata in Hengqin District of Zhuhai City, this paper establishes a numerical simulation and analysis model for large-diameter shield tunnelling in unrein-forced and pre-reinforced strata, and investigates the relationship between the deflection moment and pitch angle of the shield machine as well as the impact of the changes in the machine′s attitude on the deformation of the strata by changing the load distribution of the thrust system to apply the deflection moment. The results show that the gravitational eccentric moment that causes the initial bow of the shield machine is 261 MN·m, and the deflection moment required to level the attitude under the condition of pre-reinforced strata is about 21 MN·m, which is 81.1% smaller than the condition of un-reinforced strata (111 MN·m). Under the condition of pre-reinforced strata, for every 100 MN·m increase in the positive deflection moment, the pitch angle of the shield machine will increase by about 0.015°, which is 84.2% smaller than the condition of un-reinforcement (0.095°). Also, under the condition of identical negative deflection moment, the absolute value of pitch angle after pre-reinforcement is more than 85.0% smaller than the un-reinforced case. Pre-reinforcement of the strata results in a reduction of over 95.0% in both the maximum uplift and maximum settlement of the ground surface. © 2023 Editorial By Modern Tunnelling Technology. All rights reserved.     

极软流塑地层盾构隧道施工技术研究

为了解决“庆建区间”区间隧道洞内的地层施工时,盾构机在极软流塑地层施工时,易发生盾构上浮、管片开裂等现象,施工风险高、难度大等目的,通过研究增大盾构机的自重或配重,可以有效地克服极软流塑地层的上浮能力,对于防止盾构上浮和管片开裂等现象具有很大的作用;适当地加大对盾构隧道施工数据的监控和反馈,有利于对隧道收敛变形进行控制。以此为相关施工提供参考。     

花岗岩风化地层中盾构施工风险和对策研究

文章论述了花岗岩风化地层特点,根据地层类型对盾构隧道开挖断面进行了分类,主要分析了五类典型地层,即易结“泥饼”地层、含“孤石”地层、“上软下硬”地层、“硬岩”地层和富水地层中盾构施工的风险,并结合广州地铁三号线工程实践研究分析了应对风险的对策及其效果,对类似地层的盾构施工具有普遍的借鉴意义.     

富水复杂地层中长距离大坡度煤矿斜井TBM选型

文章以某矿井主斜井采用TBM施工为背景,分析指出了该工程所面临的主要问题和技术挑战,并对各类型盾构和TBM在该工程中的适应性进行了理论对比分析,提出了煤矿长距离斜井施工采用双模式TBM的设备机型。鉴于煤矿斜井TBM施工面临的长距离、大坡度、大埋深、有毒有害气体危害、富水复杂地层及施工进度要求高等问题,文章对双模式TBM的主要功能设计及设备的选型配置进行了研究,提出了双模式TBM应对不同技术问题的设计方案和设备配置技术措施。     

盾构工程孤石及基岩侵入体爆破技术研究

复合地层中,盾构工程拟开挖断面内局部高强度岩体(孤石、基岩侵入体等)是工程中的重大风险源之一。在这种地层条件下,盾构自身刀具无法有效破岩,传统的开舱或地面处理方法往往有较大局限性。实践证明,采用地面引孔下药施爆的控制钻爆法,严格控制破碎碴块体量可保证盾构正常掘进,同时可满足环保和安全卫生要求,从而取得盾构工法在复合地层中的技术突破。     

膨胀岩土地层盾构隧道结构力学行为研究

文章在提出膨胀接触压力概念的基础上,采用接触单元对膨胀接触压力和膨胀力的关系进行了研究,得出了膨胀接触压力与膨胀岩土分布、厚度、结构及地层刚度等的关系;同时对膨胀岩土地层中盾构隧道"荷载-结构"模式外荷载及"梁-弹簧"模型的特点进行了分析;并将其分析结果直接应用到成都地铁2号线膨胀岩土地层盾构隧道的结构分析中,得出了盾构隧道在不同膨胀岩土层、膨胀力、埋深和拼装方式条件下的结构内力值,对隧道结构设计起到了指导作用。     

粉砂性土层中盾构施工措施的优化改进

文章以杭州地铁一号线隧道工程为依托,分析了土压平衡盾构在粉砂性土层中推进易碰到的问题,并进行了相应的改进;针对实际掘进中盾构刀盘和螺旋机叶轮的磨损规律,通过试验对比,提出了切实有效的耐磨加固措施,并取得了很好的效果;通过对原泡沫系统的不足进行优化改进,使泡沫系统简单化、成本节约化;针对不同大小的推进力进行试验,得到了该地层施工中的最优推进力。通过一系列优化改进措施,本工程得以安全、高效地完工,可为今后粉砂性土层盾构隧道施工提供借鉴。     

富水软弱地层盾尾单双液多序注浆及效果研究

在富水易坍塌的软弱地层中,盾尾注浆施工存在一定的技术难度。文章针对该技术难题,从浆液配比及施工工艺改进两个方面进行了深入研究,分析了水泥、膨润土、粉煤灰及水玻璃4种常用注浆材料的7种浆液配比性能和适用性,提出了富水软弱砂层中的单双液壁后多序注浆工艺。该注浆工艺既控制了双液的快速凝结又保证了有效充填,是一套适用于富水易坍塌地层、有利于地面沉降控制的盾尾注浆技术。     

盾构施工“滞排”成因分析和对策研究

文章在总结国内外复合地层盾构施工经验的基础上,首次明确并定义了"滞排"的概念,对"滞排"现象进行了科学的分类,并对其成因和风险进行了分析研究,提出了"破"、"和"、"排"的系统解决方案,并给出了盾构设计阶段、制造阶段和施工阶段的相应对策;最后从新理论、新设备、新方法和新材料等方面对"滞排"的解决对策做了进一步的展望。     

复合腔体加固盾构隧道衬砌力学行为的宏观分析模型

文章以复合腔体加固盾构隧道极限承载力足尺试验为背景,提出一种可用于模拟盾构隧道结构加固工况的非线性叠合模型,用不同的材料定义复合腔体和管片,用双向弹簧单元模拟未加固隧道与复合腔体间的粘结,并通过对比足尺试验结果,对模型的有效性进行了验证;同时详细地描述了一些关键参数的取值,并通过数值模拟结果形象地描述了结构的受力性能和破坏机理,为运营地铁盾构隧道的工程加固提供了优化建议。     

上软下硬地层盾构施工技术研究

依托深圳地铁2号线东延线土建2222标侨香站—香蜜站盾构区间,分析了在上软下硬地层中盾构法施工存在进度缓慢、刀具磨损严重、喷涌等难点和风险。为提高上软下硬地层盾构施工的掘进效率,文章给出了具体的盾构掘进参数;针对上软下硬地层盾构施工易发生结泥饼和喷涌等问题,从其发生机理出发,研究了相应碴土改良技术;针对上软下硬地层周边环境复杂、开舱作业风险高的问题,研究了带压开舱换刀技术。