直控式泥水盾构 江底浅埋段施工技术

南宁地铁 3 号线青市区间越江隧道工程,盾构机在泥岩地层施工中存在刀盘结饼、渣土滞排等技术难题, 不仅降低盾构施工效率,更因渣土滞排导致江底段施工时易出现隧顶覆土击穿、盾尾密封失效等施工风险。通 过施工前对盾构机选型,针对泥岩地层段施工技术难题,对盾构机进行针对性设计、改造,在施工中控制及优 化掘进参数等,已有效缓解泥水盾构泥岩地层施工中刀盘结饼、渣土滞排等技术难题,提高泥水盾构泥岩地层 的施工效率,降低江底段泥水盾构的施工风险,对类似工程特别是泥水盾构江底浅埋段泥岩地层施工具有一定 的参考价值。     

越江隧道泥岩段掘进技术研究

以武汉轨道交通3号线穿越汉江段盾构掘进为背景,针对该泥岩段掘进速度慢、扭矩大、泥浆门堵塞、刀 盘结泥饼等技术难题,经过隧道领域专家论证及与高校技术合作,通过数据分析对比,针对性地采取进舱处理泥 饼、改良盾构机循环系统及刀盘冲刷系统、改良泥浆、优化掘进参数、优化掘进方式等措施,从而很大程度上解 决泥岩段掘进中遇到的问题,对类似工程有一定的参考价值。     

广州地铁二十二号线南西区间盾构隧道施工关键技术研究

针对广州地铁二十二号线南漖站-西塱站区间土压平衡盾构法在掘进过程中遭遇的痛点问题,详细介绍了盾构掘进的工程情况,分析了砂层地层的喷涌性质、刀盘结泥饼和管片质量缺陷产生的因素及相应措施,通过超前注浆加固、刀盘结泥饼处理、盾构带压开仓、盾体脱困及变形处理较好地解决了工程实际问题,对类似工程具有参考意义。     

青岛地铁跨海隧道 泥水盾构机的改造应用

青岛地铁八号线过海段区间段东大洋站～青岛北站,位于胶州湾东北部红岛东湾湾口海底。本项目为青岛地铁八号线的重要节点工程。该隧道全长7926m,具有距离长、埋深大、地质条件复杂和不明障碍物等难点和风险。通过对砂性土和复合地层中隧道面稳定和地表沉降控制、粉质粘土和泥质砂岩中的刀盘结泥饼、岩层中刀具和刀盘的磨损、多处断层破碎带等工程重难点分析,本文阐述了如何根据复杂的水文地质和项目条件进行盾构机的针对性改造和风险控制,保障项目的工期和安全。     

大直径泥水盾构带压滚刀闸门常压更换技术研究

大直径泥水盾构在掘进过程中受不良地质影响,滚刀等刀具及闸门极易造成损伤,大幅制约施工效率,如何更换闸门是当前施工面临的工程难题。基于此,本文在现有滚刀刀具刀筒更换技术基础上,创新提出一种带压滚刀闸门常压更换技术,并系统阐述该技术基本原理与作业要点。以在建芜湖城南过江通道工程为例,针对过江通道江中段的上软下硬复合地层及工程所面临的特有难点,阐述分析带压滚刀闸门常压更换技术具体操作流程及其技术优势,实现了国产盾构常压环境下更换滚刀闸门的技术突破,大幅节省了换刀时间,确保了施工顺利进行。     

复合地层中大直径盾构下穿建筑物群施工技术

鉴于城市轨道交通区间下穿建筑物过程中沉降不易控制、安全风险大的现状,结合某大直径盾构区间下穿建筑物群的工程案例,总结出渣土改良方法、掘进控制参数、出土量控制及综合注浆等成套施工技术,大直径盾构掘进中遇地层变化和土仓结泥饼问题的处理方法,以及大直径盾构在复合地层中采用的泥膜护壁带压开仓换刀技术,有效控制了建筑物和地表沉降。对盾构机下穿段进行了数值模拟分析,并与其监控量测结果进行了对照,验证了上述工程技术措施的可行性。     

砂卵石地层衡盾泥辅助盾构带压开仓技术研究

本文主要阐述盾构在兰州地区砂卵石地层掘进过程中遇到刀盘卡死、刀具磨损严重、土仓大卵石沉积固结、刀盘结泥饼等情况影响盾构正常掘进时,在富水地层中需人员带压进仓作业,利用衡盾泥辅助施工泥模护壁带压进仓作业。实践表明:"衡盾泥"泥膜护壁其气密性和隔水性强,保压效果好,耐久稳定,且对周边地层起到一定的固结作用,可极大程度地减小盾构恢复掘进后对周边地层的影响,加大了开舱作业的安全性并提高了工作效率。     

卵石层中长距离大直径盾构换刀地面加固研究

研究目的:卵石层中长距离大直径盾构掘进是盾构施工的世界性难题。某工程采用一台12 m的大直径盾构独头掘进5.2 km,卵石地层中盾构掘进,刀具(盘)磨损严重,须有计划地设置盾构停机点和对盾构刀盘进行全面检修并更换刀具,为确保施工安全,需对配套的地面加固措施进行研究。研究结论:无论是带压进仓作业,还是常压进仓作业,为确保施工安全,都需采取辅助的地面加固措施,以提高盾构机周围地层的稳定性和密实性;带压进仓换刀,可采用后退式分段注浆地面加固措施;常压进仓换刀,可采用钻孔桩+桩间注浆地面加固措施。     

土压平衡盾构机多级环形刀盘设计

针对盾构机施工过程中容易出现卡盘与结泥现象,设计了具有双刀盘的多级环形刀盘结构,改变了一般盾构机刀盘一体化结构,其中外环刀盘为平顶形,内环刀盘为外锥形。通过对比在锥形刀盘上安装的盘形滚刀和在平顶形刀盘上安装的盘形滚刀与岩石相互作用的力学模型,计算内环刀盘合适的外径范围和锥角区间,为今后多级环形刀盘盾构机的研发设计提供理论依据。     

硬质膨胀性黏土地质泥水盾构掘进施工技术

依托扬州瘦西湖隧道盾构段工程,通过施工过程和试验结论,列举了盾构机在下穿全断面硬质膨胀性黏土地层时所碰到的一系列施工难题,解析了出现这些施工难题的原因;再结合施工过程中的一些实际做法,来重点说明是如何应对盾构机结泥饼、气压仓大块黏土堆积以及泥水环流系统堵塞等问题;最后提出在硬质黏土地质,盾构机选型时要注意的问题。     

软硬不均地层盾构机开仓换刀状态下开挖面稳定控制技术

在盾构机掘进过程中,如需在自稳性差的地层中开仓换刀,确保开挖面稳定是盾构安全施工的关键技术之一。本文针对软硬不均地层,从防止开挖面涌水、保持开挖面稳定、土仓加压试验等方面,研究确定了开仓换刀时的极限支护压力和气压值的方法,给出了合理的气压值;阐明了分级制作开挖面泥膜、维持开仓检查过程中的气压、管片背后注浆封水、切口环部位注浆封水等稳定开挖面的措施。采用土仓加压与增强开挖面稳定性相结合的技术,确保了盾构开仓换刀状态下开挖面的稳定,带压进仓作业顺利,工程效果好。     

盾构机进出换刀井施工技术研究

通过北京地铁九号线06标段军东区间盾构机在大粒径卵漂石地层中掘进时,每隔200 m左右需要在换刀井内进行刀具更换的施工实例,总结出盾构机在富水卵漂石地层中不完全进出洞的接收与始发施工技术。在满足施工需要的前提下,尽量减小换刀井的规模,既保证了换刀井内作业的安全高效,又降低了施工成本,为今后盾构在较困难地质条件下顺利掘进施工积累经验。     

泥水盾构长距离穿越高水压破碎带施工技术

以青岛地铁8号线大洋站—青岛北站东侧过海段区间的高水压长距离泥水盾构工程为案例,针对盾构长距离穿越富水断裂破碎带施工的特点,从盾尾密封、高压换刀、破碎带稳定、岩层软硬不均、盾构姿态调整等方面,分析其施工难点,并提出了相应的刀盘配置、盾体保压及盾尾密封等盾构机改造措施。阐述了破碎带施工高压换刀、开挖面稳定控制、盾构掘进姿态控制等施工措施,总结了刀盘推力、刀盘扭矩、刀盘转速及掘进速度等现场掘进参数的变化规律。     

硬岩地层盾构正面滚刀磨损规律与预测模型

针对盾构机在全断面硬岩地层中掘进遇到的刀具磨损严重的难题，结合青岛地铁6号线朝阳路站—峨眉山路站盾构隧道工程实例，采用多元回归分析的方法分析滚刀安装半径、地层参数、掘进距离与正面滚刀磨损量之间的关系。考虑盾构总推力、刀盘转速、刀盘扭矩、掘进速度、安装半径、岩石单轴抗压强度和磨蚀性指数等多重变量，构建正面滚刀磨损预测模型，分析不同轨迹正面滚刀的磨损特征，得出以下结论：(1)在800 m的掘进距离内，平均每个刀位换刀3.18次，随着滚刀安装半径增加，单把滚刀的累计换刀次数逐渐增加、平均掘进长度逐渐降低，其累计磨损量呈幂指数增加；(2)正面滚刀平均每延米磨损量随岩石强度增加呈幂指数增长、随磨蚀性指数增加呈指数增长，且拟合相关系数较高，表明以上参数对滚刀磨损有着关键作用；(3)构建的滚刀磨损量计算模型考虑了掘进参数、刀具安装半径、岩石强度和磨蚀性指数等因素，可对硬岩地层盾构正面滚刀磨损规律进行预测，此外，验证了滚刀磨损预测模型的准确性，预测值与实测值误差不超过13%。     

全断面黏土地层泥水盾构改造及高效环流出渣技术研究

扬州瘦西湖隧道采用旧泥水盾构设备全断面穿越膨胀性黏土地层,施工过程中泥浆产量大、难以分离,并且容易引发黏土块黏附刀盘、堵塞排泥系统等问题,从而影响施工的正常进行。针对扬州瘦西湖隧道工程环流系统面临的难题,对盾构刀盘的刀具进行重新选型和配置,对冲刷系统和环流管路进行一系列改造,通过室内模拟实验揭示黏土块溶崩破碎规律,实现了黏土块的块状切削和泥浆减量化,防止了刀盘结饼、泥水管路堵塞,形成了全断面黏土地层高效环流及出渣技术,保证了工程的顺利实施,产生了极大的经济效益。     

泥岩地层盾构施工渣土改良技术研究

针对泥岩地层盾构施工过程中易出现结泥饼现象,以南宁3号线盾构施工为工程背景,研究了渣土改良关键技术:通过优化刀具配置、改造渣土改良系统以及研究分散剂的最佳配比,防止了渣土黏附在刀盘、土仓及螺旋输送机内部,有效解决了结泥饼和堵塞问题,从而减轻了转动刀盘的运行负荷;同时,通过添加改良剂改善了土体的性能,确保了盾构机排土顺畅,从而提高了掘进速度,并保证了开挖面稳定。研究成果具有一定的应用价值,为类似地层土压平衡盾构施工提供参考和借鉴。     

京张高铁清华园隧道复合地层盾构机械配置研究

依据清华园隧道盾构区间的隧道参数和工程地质条件,分析盾构机刀盘和刀具对卵石土、砂、粉质黏土互层的适应性。从地层渗透系数、颗粒级配、地下水压、周边环境影响、隧道规模等方面进行综合考虑,选取泥水平衡盾构作为最终选型。考虑到刀盘跨度较大和中途换刀对盾构稳定性的影响,结合渣土特性和既有工程经验,决定采用辐条面板式刀盘,并确定了开口率和开口尺寸;此外,还给出了以切削型为主且可常压更换的刀具配置方案。最后简要介绍了常压换刀的技术流程和泥水环流系统的设计方案,总结了卵石土、砂、粉质黏土互层的盾构机械配置方案。     

盾构滚刀磨损在线检测系统设计

盾构刀具磨损检测一直是盾构施工过程中的一个难题。在盾构机掘进过程中,无法直接测量刀具的磨损量,这就给刀具的视情换刀带来了巨大的困难。针对盾构施工时的刀具磨损检测,设计了盾构滚刀磨损在线检测系统。其中,下位机采用电涡流传感器对盾构滚刀的磨损进行检测,将电涡流传感器采集到的电信号转换为数字信号后通过串行通信方式与上位机通信;上位机利用C#编程语言开发了盾构滚刀磨损检测软件系统,将下位机采集到的信号进行处理与计算并显示出刀具的磨损量。通过对盾构滚刀磨损的实时测量,从而及时准确地掌握滚刀的磨损状态,为"视情换刀"提供技术支持。     

利用分散剂处理盾构泥饼施工技术及应用效果评价研究

以杭州某标段盾构机在复合地层中处理盾构机土仓结泥饼为背景,研究盾构机土仓气密性检测、土仓土气置换、分散剂注入与半气压搅拌浸泡施工技术。结果表明,采用该技术妥善解决了盾构机在不具备开仓条件下处理盾构机泥饼的问题,避免了人员进仓处理泥饼的风险以及因盾构机开仓而造成地面及临近建筑物发生沉降的风险,省略了地面开挖、进场设备旋喷加固、等待强度、施工协调、盾构停工等一系列繁琐工序,确保了盾构机安全、快速施工,缩短工期近3个月。采用的分散剂等材料与传统技术地面加固产生弃浆污染场地相比,更具有节能环保、绿色低碳的优点。同时,该技术获得了业主及业内人士的高度评价,综合效益显著,也为类似地铁施工提供借鉴和参考。     

基于土压平衡盾构机的适应性设计研究

盾构机通用性较差,如隧道管片结构形式或地质水文条件等施工环境发生重大变化,就无法满足施工需求。论述盾构机总体方案设计,新制刀盘、前盾和中盾,并重新设计制造尾盾,优化其结构设计,进行适应性改造。从刀盘耐磨性和防结"泥饼"现象,对盾构机结构进行设计改造,研究表明:结构优化设计与改造后的盾构机可提高盾构施工效率、缩短生产周期、节约成本。