泥水平衡盾构气压辅助模式掘进应用与研究

针对厦门地铁轨道交通2号线海沧大道站-东渡路站区间采用泥水平衡盾构施工,在穿越变质砂岩夹泥岩地层时出现掘进效率低下、废浆量大、出渣不顺等问题进行研究,发现盾构掘进采用气压辅助模式,能有效降低刀盘转动扭矩,且渣土流动性得到改善,掘进效率大幅提高。本文探讨盾构在变质砂岩夹泥岩地层掘进过程中气压辅助模式切换方法、数据应用、掘进风险与处理措施,以期盾构在稳定性及气密性较好地层掘进施工中推广应用。     

地铁盾构机掘进对周围环境影响的现场测试研究

研究目的:盾构机在城市地铁建设中得到了广泛的应用,但在盾构掘进过程中会引起地层损失,过大的地层损失,可导致较大的地面沉降,对地面建筑物、地下管线等设施产生不利影响甚至会导致破坏,引起较大的经济损失。为此,本文以南京地铁一号线为依托,对盾构掘进过程中引起的建筑物、地下管线位移以及引起的地下水位进行了现场测试,经过分析、总结,得到了盾构掘进对周围环境影响的规律性结论。在此基础上,从地层沉降与土仓压力、同步注浆量和出喳量的关系,探讨了地层沉降的控制措施。研究方法:对盾构掘进过程中所影响得到地下管线位移、建筑沉降、地下水位变化等进行现场实测,获取了有关现场测试数据,并对这些数据进行分析,得到可以供施工参考的有价值的结论。研究结论:调整、修正、合理匹配盾构掘进参数,建立有效土压平衡,确保同步注浆效果,是控制地层损失,减小地层变位的有效手段,是减少盾构掘进对周围环境影响的重要措施。     

填海区富水砂层下覆基岩混合断面盾构施工技术

结合深圳地铁2号线工程实例,详细介绍了填海区地铁盾构通过高强度基岩地质区域的施工技术,对盾构掘进过程中遇到基岩地层加固、开仓换刀、盾构掘进等处理措施进行了全面阐述。采用洞内、地面注浆加固,完成常压进仓进行刀具检查更换。盾构过基岩隆起区合理控制掘进参数并采取必要的辅助措施,通过盾构机掘进过程中对关键参数的控制,加强了对刀具的保护,顺利通过了单轴抗压强度高达110 MPa的38.4 m基岩隆起区。     

盾构长距离穿越孤石群掘进技术

盾构掘进过程中遇到强度高、直径较大的孤石时,因其与周围地层地质差异大,造成盾构掘进困难,刀盘刀具磨损大,易引发地面塌陷等安全事故。广州地铁14号线支线知识城线盾构区间施工中,采取多种技术措施直接通过多个孤石群,降低了刀盘、刀具磨损量,区间掘进1 200 m不换刀,安全、顺利、高质量地完成了盾构区间施工,为类似工程施工提供了参考依据。     

砂卵石地层泥水平衡盾构隧道掘进参数控制

砂卵石地层具有地层结构松散、孔隙率大、整体强度低等特点,在此地层中进行盾构施工,合理设置掘进参数至关重要。以兰州地铁1号线迎门滩—马滩区间隧道砂卵石地层泥水平衡盾构施工为依托,研究了砂卵石地层泥水平衡盾构掘进参数。现场监测结果表明,加大盾构总推力能够适当提高掘进速度,而加快刀盘转速却不能达到这一效果。采用FLAC 3D有限元软件数值模拟了不同支护压力和注浆压力下盾构隧道掘进过程。结果表明:掌子面支护压力应与掌子面土压力相匹配,同步注浆压力应与掌子面原位应力基本一致或略高。     

圆砾泥岩复合地层泥水平衡盾构穿越建筑物风险控制

在盾构隧道施工中,盾构穿越地表建构筑物通常是施工过程中的重大风险源,尤其是在复合地层中的盾构施工。面对圆砾泥岩的复合地层盾构掘进,从盾构选型、施工参数控制等方面总结了复合地层盾构下穿建构筑物风险控制。同时对复合地层中盾构穿越圆砾泥岩段的掘进参数变化规律进行分析,着眼于盾构穿越泥岩层的施工控制,提出了圆砾泥岩复合地层盾构施工的风险控制手段,保障了盾构施工的顺利进行。     

基于正交试验的盾构刀具磨损分析

刀具磨损检测是盾构在复合地层施工中的一个重要研究课题。针对在盾构掘进时刀盘外圈刀具的磨损检测问题,采用正交试验法对掘进参数分析刀具磨损的方法进行了改进,建立了刀具磨损量计算的新模型。分析了掘进过程中总推力、刀盘转速、泡沫注入量对刀具磨损量的影响度,并对计算模型进行了显著性检验。最后,利用盾构施工实测数据对该计算模型进行了验证。研究结果表明,该模型计算的刀具磨损的检测结果与实际换刀是吻合的,并且可以对掘进参数的设置进行指导,以提高掘进效率。     

基于位移反分析法的盾构掘进面土压力计算

在盾构掘进过程中,由于刀盘的挤压作用,土仓压力不等于掘进面土压力。为研究二者的关系,提出基于位移反分析法的盾构掘进面土压力计算方法。建立模拟盾构掘进的ANSYS三维模型,结合盾构前方土体(或构筑物)的实测变形数据,调用ANSYS优化分析模块计算盾构掘进面土压力。该方法的适用区域为:位移监测点位于主要受掘进面土压力挤压作用区域的土体内。以上海地铁7号线上行线隧道斜下穿既有地铁2号线下行线隧道盾构施工工程为例,采用该方法对掘进面土压力进行计算分析。结果表明:该方法在本工程中的适用范围为盾构掘进刀盘距既有隧道中心线6～18m的区域;掘进面土压力约为土仓压力的1.17倍。     

狮子洋隧道盾构段掘进工程单价分析

大直径复杂地质盾构隧道目前尚未有成熟造价标准,一般市政定额不能全面反映造价水平。狮子洋隧道是国内首座泥水平衡盾构穿越长距离基岩复合地层的隧道,通过研究狮子洋隧道掘进过程中施工方案,结合现场实际测定情况,总结分析了掘进工程的工、料、机消耗,提出了其掘进工程的单价分析,并与广东省市政盾构定额进行对比分析验证。盾构机在复合地层进行长距离掘进时,施工工效较低、设备维修量大,需多次更换刀盘、刀具、排浆泵、盾尾刷等,主要材料消耗明显高于在软土地层中掘进。     

泥水平衡盾构开挖面失稳特征模拟试验研究

为研究泥水平衡盾构施工过程中开挖面的失稳过程与特征,使用泥水盾构模型装置,通过室内试验模拟泥水盾构开挖面的掘进失稳过程,分析地层水土应力变化规律,总结了不同水位下泥水盾构在砂土地层中开挖面主动失稳的破坏形式.研究结果表明:盾构刀盘前方土压力、超孔隙水压随着支护力减小先缓慢下降后加速下降并保持稳定,此时开挖面失稳破坏;在...     

砂卵石地层盾构法隧道施工技术

盾构法在砂卵石地层地铁隧道施工中应用不多。结合工程实例，介绍其设计和施工要点、土压平衡盾构技术、盾构隧道管片衬砌结构的截面内力计算、盾构刀具与欠压推进处理技术等。     

盾构隧道施工引起的地基土超孔压特性模拟与分析

考虑盾构机盾壳与自重、开挖面正面推力、盾尾空隙、千斤顶推力和同步注浆等因素,利用有限元软件模拟研究了盾构施工过程引起的周边土体超孔压,并与实测值进行对比分析,以此验证了模拟方法的可靠性。基于单层软土、中等埋深条件下的盾构施工有限元模拟,分析了超孔压随施工过程的分布特性。研究表明,施工过程中周边土体的超孔压变化明显,随着盾构机的推进先不断增大,盾构机头到达或盾尾脱出时达到最大,盾构机离开后又逐渐减小。软土层中125 d后隧道四周超孔压的衰减率约为92%。     

土压平衡式盾构机富水砂层施工的沉降分析及对策

依托土压平衡式盾构机在富水砂层中的施工实例,结合盾构机的工作原理和结构特点,总结盾构机在富水砂层中施工时的沉降规律,分析各阶段地面沉降的原因,有针对性的采取沉降控制措施,利用信息化施工手段,有效控制地面沉降。     

深圳复杂地质条件下地铁盾构施工的分析与探讨

从深圳复杂、多变的地质特点出发,分析和总结了盾构施工易发事故的特点,并针对施工中出现的问题,总结了深圳地铁盾构机选型要点、操作要点、施工技术要点及施工组织管理。     

盾构可编程控制器(PLC)系统设计研究

研究目的：自主开发设计盾构可编程控制器（PLC）系统，掌握盾构国产化研究的关键技术。 研究方法：针对盾构的结构特点，进行可编程控制器（PLC）的选型；通过对土压平衡盾构的工况、工作流程及功能要求分析，从系统设计、硬件配置、程序编写等方面对PLC控制系统的设计研究进行详细阐述，体现了检修维护方便，扩充灵活，降低造价的设计优点；从土压平衡控制、姿态控制、推进缸速度与压力协调控制等方面，对盾构的主要动作的控制原理进行了说明；并介绍了计算机控制系统对盾构进行参数设置、故障诊断，远程监视、数据采集分析的基本功能。 研究结果：已基本完成PLC控制系统的设计，为实现盾构可编程控制器（PLC）控制系统的国产化打下了基础。 研究结论：对盾构可编程控制器（PLC）系统的设计研究，已列入国家“863”攻关计划，为国产盾构的开发提供了试验参考。     

土压平衡式盾构机切削穿越建筑物桩群施工技术

结合上海轨道交通7号线陆翔路站～潘广路站区间隧道工程施工实践,详细介绍了土压平衡式盾构机切削穿越建筑物桩群施工技术,并对其质量控制措施进行了系统总结,对同类型施工有借鉴作用。     

中天山隧道TBM掘进效率影响因素分析

结合中天山隧道TBM施工的生产实际,对TBM施工进行了分析和研究,论述了工程地质条件、掘进模式与掘进参数、初期支护对于TBM掘进效率的影响,并分别提出了应对措施,可供相关工程参考。     

TBM工程适应性研究与挑战及应对思路

隧道掘进机(TBM)以其快速、优质、安全的施工特点已被我国工程领域广泛认可,且正在不断扩大应用范围甚至迎来"井喷式"发展趋势。为拓展TBM应用领域和范围,从地质适应性、支护结构、构筑物结构强度与耐久性、掘进速度、综合成洞速度、成本6个方面分析各机型的工程适应性,研究TBM发展所面临的挑战并从设备、隧道设计和施工三方面提出了初步思路,以期为相关单位和工程提供参考,促进TBM施工健康发展。     

砂卵石地层盾构施工对建筑物的影响分析及技术措施

成都轨道交通1号线试验段的地下段采用了盾构法施工。盾构区间穿越的地层为富水砂卵石地层。对于在该种地层中进行盾构施工,穿越建筑物的安全问题成为工程控制的重点。采用数值模拟的方法分析了盾构施工对建筑物的影响,包括建筑物的内力、位移等。对实际掘进采取了盾构机的施工控制以及注浆加固与桩基荷载转移的辅助措施,并实现信息化的施工,保证了盾构安全、顺利地穿越建筑物。     

全断面砂层土压平衡盾构施工关键技术研究

土压平衡盾构在全断面砂层施工时,通常会出现刀盘和刀具磨损严重、推力和扭矩较大、掘进困难以及沉降过大等问题。针对全断面砂层土压平衡盾构施工,对渣土改良、刀盘和刀具以及泡沫系统改造等关键技术进行研究和工程实践,并对实施效果进行评价。实践证明,膨润土泥浆和泡沫对砂层渣土改良效果及地表沉降控制效果显著;配合泡沫系统改造,盾构掘进过程中推力和扭矩减小,掘进速度提高;刀盘和刀具改造后,磨损程度明显降低。