盾构带压进舱安全系统的研制

研究目的:为解决盾构施工的风险,安全可靠地在非常压下快速进行刀具的检查、更换及其它部件的维修或地下障碍物的排除,研究一种用于人员带压作业的安全可靠的带压进舱安全系统.研究结论:在消化吸收国外先进技术的基础上,对盾构带压进舱安全系统进行了国产化研究,该系统通过采用具有气压过渡舱结构的双气路双室人舱和配套的控制系统以及安全保障系统,来确保人员带压进舱的安全.经过研究,掌握了带压进舱所必需的安全控制系统的配置技术,开发出了具有自主知识产权的盾构气压过渡舱及其配套的安全控制系统.     

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。     

浅谈无水砂卵石地层常压开舱施工

盾构刀具在切削土体的过程中不断与土体摩擦、碰撞,是盾构设备最易磨损的部件。施工中常根据施工经验计算出需要进行刀盘检修的位置,进行检修的方式有竖井检修、加压开舱、常压开舱,检修前需进行土体加固。实际施工中由于地质情况的复杂性,刀具的检修位置常有一定的不可预见性,有些位置不具备地面加固条件,需进行舱内加固。简要介绍下常压开舱舱内加固施工方法,相对于带压开舱和地面加固后常压开舱,开舱位置更为灵活,对地面影响更小,土体加固更为经济。     

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。     

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。     

土压平衡盾构在复合地层中带压进仓施工技术

结合南京地铁土压平衡盾构在复合地层中带压进仓的具体情况,通过采取带压进仓压力计算、现场试验压力确定以及实施过程,成功地解决了土压平衡盾构进行带压进仓作业,了解掘进面存在的问题以及解决方式等技术难点.通过对监测数据的对比、分析,说明该方法的可行性及合理性,为土压平衡盾构在复合地层中带压进仓的施工提供参考与借鉴.     

深圳地铁五号线民五盾构区间球状风化体处理施工技术

本文针对地铁盾构施工穿越风化球体存在的风险,详细阐述了采用挖孔破碎法、冲击破碎法、直接切削法和带压开舱法处理区间球状风化体的施工技术     

土压平衡盾构土舱压力控制技术研究

介绍土压平衡盾构工作原理,土舱压力与地基沉降或隆起的关系,结合上海地铁工程实际,就土压平衡式盾构土舱压力控制技术有针对性地进行探讨。     

砂卵石地层土压平衡盾构隧道施工土体改良试验研究

盾构机在卵石含量高、粒径大的砂卵石地层中掘进时,由于土体塑流性差,土体在土舱内无法及时排出,时常出现盾构推力、刀盘扭矩异常增大,推进速度极其缓慢等现象;由于土舱内土体颗粒间力的传递是点对点,使支护压力不能有效施加到开挖面上,极易出现地表沉降超限、塌方等事故.为此,以北京地铁9号线盾构隧道工程为背景,进行砂卵石地层土压平衡盾构隧道施工土体改良试验研究.试验结果表明:采用泡沫十膨润土作为土体改良剂对砂卵石地层土体进行改良是可行的;在土体改良过程中应根据出土量、土压力、盾构推力及刀盘扭矩等参数的控制情况,及时调整土体改良剂的注入时间、注入量等参数;在确保盾构出土量可控的前提下,采用满舱欠压掘进模式可以提高砂卵石地层盾构掘进的效率.     

中铁隧道集团研制出我国首台复合式盾构机

2008年4月25日，首台国家“863”计划自主研发的复合式土压平衡盾构机在河南省新乡市中铁隧道集团盾构产业化基地成功下线，标志着我国盾构机研发及其制造国产化取得了实质性突破，填补了我国在该领域的一项空白。中国中铁股份有限公司副总裁、总工程师刘辉，铁道部工管中心副总工程师肖广智出席仪式并讲话。该台CTE6390型复合式盾构机直径为6．3m，最大掘进速度为8cm／min，不仅具有较强的地质适用性，而且在适应弯道施工、转向纠偏、滚动纠偏、改善地质条件等方面均取得了明显进步。设计还充分考虑了盾构施工在刀盘受困状态下的紧急处置、带压进舱作业时的安全保护以及涌水等突发事件的应对等问题，具备了更高的安全性和可靠性。     

列车荷载作用下深厚饱和软土盾构隧道沉降分析

软土地层盾构隧道运营期沉降一直是工程界关注的重点问题。结合工程实例,采用不排水循环累积变形理论、循环三轴试验参数和简化动力有限元及分层总和法,分析深厚软土地层盾构隧道在运营期列车荷载作用下沉降响应。分析成果表明,隧道埋深越浅、隧底软土地层越厚,则运营期沉降越大;就沉降速率来看,隧道在运营期最大沉降速率将在隧道运营后的初期出现,且地层越差,沉降量越大,沉降速率越小,沉降稳定时间越长;采取一定沉降控制措施后,深厚软土地层盾构隧道在运营期列车循环荷载作用下的沉降是可控的。针对本项目的特点,结合分析成果,合理确定深厚软土地层盾构隧道沉降控制措施。     

超大直径盾构工作井端头加固合理范围研究

本文以济南黄河隧道工程为研究背景,采用理论解析、数值模拟方法,研究超大直径盾构工作井端头加固合理范围。从洞门土体强度、稳定性及塑性角度,理论推导出盾构端头井合理加固范围;采用三维仿真软件,研究纵向、横向加固范围影响因素,并分析盾构隧道始发危险工况下产生的位移及应力场,研究方法及成果可为工程设计及施工提供科学指导和理论依据。     

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。     

探地雷达检测盾构隧道试验效果研究与应用

为了确认探地雷达检测盾构隧道的效果,在不同工况下开展试验和验证,为探地雷达检测盾构隧道背后充填质量提供实践依据。研究表明,管片密集的钢筋结构对电磁波产生一定的屏蔽作用并引起管片内多次波震荡,检测时不同测线位置的结构差异更增加了检测难度。通过合理选用天线并优化采集过程,探地雷达可以检测到盾构隧道管片背部的界面异常,以单个管片为最小判定单位,定性判断管片背后注浆密实度是可行的,雷达图像异常强弱与缺陷大小的对应关系还应进一步检验确认。     

大直径盾构隧道下穿南水北调中线总干渠设计研究

以新郑机场至郑州南站城际铁路盾构隧道下穿南水北调中线总干渠为例,研究下穿段盾构隧道结构、沉降、防水、加强措施、监测方案等设计关键问题,以指导盾构下穿施工。通过模拟不同工况下盾构隧道结构受力,计算确定盾构管片的配筋方案;通过三维数值模拟分析盾构下穿施工对南水北调中线总干渠的影响。考虑南水北调工程的重要性,设计中采取一系列确保总干渠安全的措施。盾构隧道安全、顺利穿越南水北调中线总干渠,各项监测数据及指标满足预期,表明本文提出设计措施有效地控制了盾构下穿施工对总干渠的影响,确保了盾构施工安全和南水北调中线总干渠安全。     

某地铁盾构隧道破损机理分析及加固设计

地铁盾构隧道建设规模不断扩大,已建及在建盾构隧道破损事故时有所闻。盾构隧道加固技术研究成为地铁隧道施工及运营的重要课题。针对某地铁盾构隧道破损工程实例,在隧道破损机理分析的基础上开展加固设计工作。破损机理研究表明:该地铁盾构隧道病害产生的主要原因为商业项目基坑施工诱发地铁隧道侧方土压力卸载和隧道侧方地层抗力降低所致。盾构隧道加固设计应遵循"先急后缓,里外兼修"原则,执行刚度、耐久性修复标准,并满足后期运营结构安全性及耐久性要求。     

同一地铁车站两种空调通风系统的比较

研究目的:通过对同一地铁车站2种空调通风系统形式的比较和分析,了解开闭式系统和屏蔽门系统的主要差别和各自的特点。针对空调通风系统专业而言,在工程造价及土建影响方面,明确屏蔽门系统较之开闭式系统的优势。研究方法:采用对比的方法对开闭式系统和屏蔽门系统在系统构成、计算结果、空调通风机房及设备布置方面进行比较,并且就这两种空调通风系统在运行费用、土建造价和环控设备初投资等方面进行技术经济比较和分析。研究结果:由比较结果得出,在设备运行费用上,屏蔽门系统要低于开闭式系统;在初投资上,包括环控系统设备初投资和影响土建造价的投资,屏蔽门系统比开闭式系统节省投资100多万元。研究结论:仅对于空调通风系统而言,在天津地区,无论在初投资还是在运行费用上,屏蔽门系统都比开闭式系统具有一定的优势。进一步证实,天津地铁2号线初步设计空调通风系统由开闭式系统到屏蔽门系统的转变,是可行的。     

基于“一日一图”的铁路旅客列车开行效益分析

从效益测算内容和效益测算方法等方面,研究"一日一图"列车运行模式下的列车开行效益分析方法,据此研发了基于效益效率综合优化"一日一图"分析辅助决策系统,介绍系统的功能架构。该系统已在兰州局集团有限公司试运行,系统运行稳定,效果良好。旅客列车开行效益分析结果可为列车开行方案调整提供依据。     

盾构隧道管片结构设计几个问题的探讨

由于国内盾构隧道结构现有计算方法考虑因素不全面、部分计算方法不合理,造成盾构管片配筋量偏大,对管片预制及工程造价都带来很大影响。为提高现有盾构隧道结构设计方法的准确性和可靠性以及优化管片配筋,通过大量的盾构隧道结构计算和工程经验,对多个设计问题进行分析,结果表明:深埋等复杂地质条件下长大盾构隧道结构计算需要考虑管片的环、纵向接头作用;极限状态法没有区分施工和运营工况受力特点等。通过研究提出以下解决方案:(1)采用改进管片接头单元的梁-弹簧模型,结合接头试验对抗弯刚度等取值进行优化;(2)考虑盾构隧道施工阶段为短暂设计工况,运营阶段为持久设计工况进行安全校核;(3)提出纤维梁单元模型,对管片配筋进行校核;(4)提出多种管片配筋优化设计方法,减少钢筋用量。     

盾构施工安全穿越禄口机场复合地层段的数值模拟与监测分析

盾构施工过程中由于土体挖除、管片和二衬设置,将在穿越过程引起机场滑行道和停机坪沉降或隆起,对机场正常运营产生不利影响;通过优化盾构机施工参数,从而降低盾构下穿过程中对机场的不利影响。基于ABAQUS有限元法,建立南京至高淳城际快轨下穿禄口机场复合地层段的有限元模型,分析盾构法施工引起的机场停机坪及滑行道变形特征,最终沉降最大值约为11 mm,最大隆起值约为2 mm,同时得到盾构施工工作参数。对比实际施工监测数据,针对施工风险提出更安全的盾构施工参数。