盾尾密封油脂性能评价方法研究

针对盾构施工的日益普及,盾尾密封油脂在盾构隧道建设中需求不断增大的背景,分析了盾尾油脂密封原理,概括了施工中所用盾尾油脂类型及其性能要求,研究了盾尾油脂的耐水压密封性、挥发性和泵送性测试方法,为进一步规范盾尾油脂性能评价标准提供了参考。     

基于压缩和油脂逃逸试验的盾尾刷密封性分析

为研究盾尾刷质量问题对盾尾刷密封系统工作性能的影响,基于动态压缩试验与油脂逃逸试验,探讨了盾尾刷长期挤压、磨损程度、砂浆渗入对盾尾刷密封性能的影响机理.首先,通过动态压缩试验,获得各个影响因素下盾尾刷贴合力变化规律;其次,利用油脂逃逸试验获取不同工况下盾尾刷的油脂逃逸量;最后,以贴合力为媒介,将影响盾尾刷质量的因素与油脂逃逸量联系起来,探讨盾尾刷的密封性能.研究结果表明：长期挤压、盾尾刷磨损程度、砂浆渗入等因素对盾尾刷弹性性能的影响显著,尤其是砂浆渗入,盾尾刷弹性性能损失最大可达90%;油脂压力存在一临界压力,盾尾间隙为50、70、90 mm的临界油脂压力分别为0.4、0.3、0.2 MPa,低于临界压力时油脂逃逸量极少,超过临界压力时油脂逃逸量陡增,油脂压力增加0.1 MPa,油脂逃逸量增加4倍以上;在盾构平均盾尾间隙（70 mm）条件下,当保护板磨损超过1/2与砂浆渗入比超过10%时,油脂逃逸将超过工程容许上限.     

KN盾尾密封油脂的研制及应用

对KN盾尾密封油脂的研制过程、性能检测、性能指标及现场应用进行介绍。根据盾尾密封油脂的使用环境,通过工作原理分析,筛选出优质原材料,再通过六因素、五水平正交试验,得到基础油、润滑剂、增粘剂、增强剂以及粉料的最佳配比,制得KN型盾尾密封油脂,对盾尾密封油脂的实验室性能表征进行测试,得出详细的性能指标。通过在过河地层的盾构项目使用,满足使用要求。     

盾尾密封系统防水失效特性试验与模拟分析

盾尾密封系统的防水密封性能是影响盾构施工安全的重要因素，为分析其防水失效特性，设计了盾尾密封系统室内模型试验，并基于计算流体力学建立了对应的盾尾密封系统仿真模型。分析了在外部水压侵入过程中水油两相流体的体积分布、压力场和速度场变化，探究了盾尾结构参数、尾刷参数、油脂参数对密封性能的影响规律。结果表明：增加盾尾刷道数可有效提升防水能力；在防水失效过程中，在盾尾刷处出现流速的峰值点，流速的扩展分布与水侵入的体积分布具有一致性；盾尾刷渗透率、油脂粘度是影响初始漏水时间的敏感性因素；通过减小盾尾刷渗透率、增大油脂粘度，可有效延迟初始漏水时间，提升盾尾密封系统防水能力。     

增黏剂对盾尾密封油脂性能影响的试验研究

为解决盾尾密封油脂在生产制备过程中增黏剂的选取和用量问题,分别选取松香树脂、萜烯树脂、古马隆树脂以及聚异丁烯四种增黏剂进行试验研究。试验结合盾尾密封油脂的产品特性和使用要求,通过比较其泵送性、表观粘度、抗水压密封性、粘附性和锥入度等指标,最终筛选出综合效果最佳的聚异丁烯增黏剂,确定其最佳用量为8%～10%。有助于工程实践中更好的提高盾尾密封油脂的使用性能。     

高承压水圆砾地层中洞内更换盾尾刷技术

因盾尾刷渗漏造成风险事故时有发生,尤其是在高承压水地层中,盾尾刷更容易损坏.结合工程实例介绍盾尾刷密封原理、分析盾尾渗漏原因.在实践中通过对高承压水圆砾地层制作水泥+水玻璃双液浆止水环封堵后方来水,并采用聚氨酯加强封堵;创造条件后拆除盾尾内的最后一环管片,再进行盾尾刷刨除和更换重新焊接,随后进行盾尾油脂抹塞和管片二次拼...     

强富水砂砾地层盾尾刷更换施工技术

盾构机在富水砂砾地层中连续长距离掘进时,一旦出现因尾刷失效导致盾尾漏浆漏水,将严重影响连续掘进进度和管片拼装成型质量及盾构施工安全,此时必须在隧道内更换盾尾刷.为保证隧道内更换盾尾刷的可行性、安全性、经济性,提出了采用管片壁后注浆快速固结土体技术应对强富水砂砾地层自稳性差、水压力大等问题的解决思路.尾刷更换前对盾尾15...     

盾构施工对盾尾浆液压力波动变化的影响

为探明盾构隧道同步注浆过程中管片壁后浆液压力不稳定变化的原因,通过对珠海马骝洲隧道工程进行现场测试及施工参数统计,获得了盾构掘进过程中管片外荷载的变化规律与注浆滞后时间;将盾尾视为充满高压液体的密闭容器,盾构推进视为改变容器的边界条件,推导了盾尾体积应变与浆液压力的关系式;并用钱江隧道及Sohpia隧道的监测结果对其适用性进行了验证. 研究结果表明:造成同步注浆过程中管片壁后浆液压力不稳定变化的因素主要包括浆液注入口压力的波动变化,管片脱离盾尾过程中浆液的扩散及施工过程中同步注浆相较于盾构行程的滞后效应;马骝洲隧道注浆相较于盾构推进的平均滞后时间为86 s,当盾尾间隙体积变量为1 × 10–4时浆液压力变化值达到了0.218 MPa,盾构机从静止到掘进的短时间内滞后效应会使管片壁后浆液压力急剧降低的现象得到了验证.      

盾构法施工在过江隧道中的风险及应对措施

以南京长江隧道工程为例,系统全面的分析了盾构法施工在过江隧道中的各类风险,探讨了盾构进出工作井施工风险、盾构穿越江中段风险、超大盾构工作面失稳风险、管片密封事故风险、施工中地层移动风险、盾尾冻结法施工风险等发生后将导致的后果以及引发该风险的原因,提出了相应的风险应对措施,为类似的盾构法施工的风险评估和安全管理提供经验和技术上的参考,降低了施工风险。     

泥水平衡混合式盾构机施工中的设备泄漏问题及解决方案

针对南京长江隧道项目泥水平衡混合式盾构机施工期间出现的盾尾漏泥浆、主驱动与盾体块连接部位漏泥浆、主驱动密封泄漏腔漏油和推进油缸漏油等问题进行了研究和分析,制订了解决方案并处理了这些问题,对类似的泥水平衡混合式盾构的保养维护具有借鉴意义。     

隧道盾构盾尾结构的计算

本文在分析盾尾静力作用特点的基础上,把盾尾当作一端固定一端自由的弹性闭口圆柱中长薄壳,运用圆柱壳有矩理论求解,得出了盾尾应力和位移的分布规律,从而定出了设计盾尾的强度和刚度校核条件;同时用模型试验加以验证.此外,结合盾尾的具体情况,对一般计处公式作了一些简化,并把结果列成表格,便于运用.作用在盾尾上的荷载比较复杂,本文暂沿用目前设计计盾构时所作的沿直方向和水平方向均布的荷载假定,同时亦未考虑施工的影响;因此所得的结论是初步的.     

土压平衡盾构隧道引起的地表沉降规律研究

盾构法作为地铁隧道施工的一种主要施工方法已在我国得到广泛的应用,由施工引起的地层移动和地表沉降是盾构隧道设计和施工中备受关注的问题。以广州地铁3号线某盾构区间隧道为研究对象,运用三维有限差分法对盾构施工过程中影响地面沉降的因素——土舱压力、盾尾注浆压力和地层损失率进行较为系统的研究,可得出结论：影响盾构隧道地表沉降最大的因素为地层损失和注浆压力,增大土舱压力对降低隧道地表沉降的作用非常有限。     

大直径长距离过江隧道盾构机盾尾泄漏的防治

结合南京长江隧道盾构施工工程,分析了盾构施工中导致盾尾泄漏的各种原因,并提出了有针对性的预防措施及应急预案,确保了南京长江隧道盾构施工安全实施。     

盾构施工参数对土体及单桩的影响

采用对隧道洞室周边及开挖面的土体施加由盾构机引起的各种荷载的方法模拟盾构施工,通过变化注浆压力及推进力研究盾构施工对周边土体及单桩基础的影响.增加注浆压力是减小盾构推进对周围土体影响的最有效的措施.当注浆压力足够大,推进力、盾尾脱离及浆液硬化对土体的影响程度相同.若使隧道顶点的沉降及隧道底部土体的回弹减小相同的数量,底部注浆孔的压力要大于顶部注浆孔的压力.当推进力大于临界值时,推进力对隧道周边土体的影响明显增加.隧道周边及地表处各点的位移变化主要发生在盾构机通过这些点所在位置时,衬砌生成后,随后的开挖步对其影响很小.桩侧隧道洞室衬砌生成后,随后开挖步施加的注浆压力可以明显减小桩顶沉降,注浆压力越大,桩顶最终沉降越小.推进力对桩顶沉降影响不明显.盾构施工引起的桩顶和桩底的沉降始终相同,即桩整体下沉.桩顶无荷载及桩顶施加工作荷载时,开挖引起的桩顶沉降相同;桩顶施加极限荷载时,开挖引起的桩顶沉降明显增加.     

盾构隧道洞周土压力颗粒流数值分析

对盾构隧道洞周土压力的变化规律进行了数值模拟,研究了不同盾尾空隙、不同直径、不同埋深时隧道洞周土压力的分布规律,分析了隧道正上方土体的应力路径,并对隧道洞周土体竖向位移随埋深的变化规律进行了探讨。结果表明:盾尾空隙小于20 cm时,开挖对竖向土压力的影响区在2.7倍隧道直径范围内,土压力拱主要产生在隧道上部2倍隧道直径范围内;根据隧道正上方不同位置处土体的应力路径,将该区划分为3个区段:1洞周松动区,2稳定的压力拱区域,3土拱效应不明显的区域;随着隧道埋深的减小,其正上方的地表下沉量逐渐增大,而地表沉降的影响范围逐渐减小。     

KEMEL AX型尾轴空气密封装置的工作原理及管理要点

极地航行船舶的尾轴容易受到低温、海冰以及破冰时剧烈振动的影响,尾轴的密封显得尤为重要。以某科考破冰船全回转式电力推进器的尾轴密封为例,分析了空气式尾轴密封装置的工作原理,弥补了说明书描述不全面的不足,并总结归纳出该套装置的运行管理注意事项。     

盾构隧道壁后注浆压力分布模型

为探讨盾构隧道壁后注浆压力在环形盾尾空隙中的传递过程,用旋转粘度计对硬性浆液的流变特性和流变参数进行了测定.试验结果显示,硬性浆液属于宾汉姆流体,其塑性粘度为1~4 Pa.s,动切力介于10~40 Pa之间.用宾汉姆流体描述硬性浆液的流变特性,导出了其注入盾尾空隙过程中注浆压力的传递公式,并用Soph ia隧道的监测结果验证了注浆压力分布模型的合理性.     

盾构隧道壁后注浆浆液毛细管渗透扩散模型

为探讨盾尾注浆扩散半径及管片所受注浆压力的计算方法,将浆液的扩散过程简化为其在土体中大量孔径不均匀的毛细管中的渗流运动,建立了浆液渗透扩散力学模型.基于柱面扩散理论,假定浆液为宾汉姆流体,引入等效孔隙率替代土体初始孔隙率,通过模拟浆液在单个毛细管中的渗透过程,得到了考虑浆液时效性的浆液扩散半径和管片所受浆液总压力的计算式.结合具体实例,讨论了浆液扩散半径、注浆对管片产生的压力与注浆压力和注浆时间的关系.分析结果表明:其他注浆参数相同时,在不同注浆压力和不同注浆时间条件下,浆液对管片产生的压力的增长速率均大于浆液扩散半径的增长速率;当盾尾建筑间隙影响厚度和土体等效孔隙率不变时,浆液流动锋面上毛细管总面积与浆液扩散半径成正比.      

软弱富水地层盾构掘进引起的地表变形控制

以苏州地铁5号线某区间盾构隧道为研究对象,以施工期间掘进参数及隧道地表实测监测数据为依据,分析盾构掘进工程中地质条件、土仓压力、推进速度等因素对地表变形的影响。结果分析表明:盾构掘进面前方一倍洞径处,地表易隆起,地表隆起量随着推进速度、土仓压力、同步注浆压力的增大而增大;随着盾构掘进,地层受施工扰动及水土损失影响,地层开始出现沉降,并不断增大,在距离盾尾两倍洞径位置附近趋于稳定。文中针对盾构在富水砂层、粉土、粉质粘土段掘进存在的问题,提出了地表变形控制措施。     

盾尾同步注浆模拟试验研究

盾尾同步注浆区域位于盾构隧道管片壁后，由于其空间的封闭性，难以对浆液的扩散情况进行观测，从而导致目前同步注浆材料的分布特性尚不明确。为此，研发了一种盾尾同步注浆模拟装置，进行了盾尾同步注浆模拟试验研究，对同步注浆过程中的土体内部的压力变化与上部土体的沉降进行了研究。结果表明，注浆开始后出浆口移动轴线上方土体内部的压力在注浆压力的影响下逐渐增大，在出浆口远离后逐渐减小，与此同时轴线两侧的土体压力逐渐增大，产生了明显的土拱效应；注浆稳定后浆液的内部压力主要由上部荷载决定，与注浆阶段注浆压力的大小无直接关系；注浆过程中引发的地表沉降的大小主要由注浆压力决定，其次受到浆液性质的影响；凝固后的注浆体横向上在出浆口附近厚度较小，两侧较大，纵向上厚度分布较为均匀。