中国盾构制造新技术与发展趋势

中国盾构技术经过60多年的发展,已形成了一套全面的技术体系。首先,从回顾中国盾构技术的黎明期、技术创新期、跨越发展期3个历史时期入手,重点介绍在跨越发展期所涌现出的几家代表性盾构设计制造企业及其业绩与技术优势;其次,从异形盾构技术、新型驱动技术、刀盘刀具修复技术、快速出碴技术等方面阐述中国盾构技术的最新进展;最后,提出中国盾构将朝着挑战极限、性能优越化、设计数字化、制造模块化、控制智能化和管理网络化等方向发展。     

软土地层土压平衡式盾构盾尾有限元分析及优化对策

盾构在施工时,盾尾往往要承受大量的水土压力和自重载荷,这些载荷作用在盾尾产生一定的形变量。当形变量超过设计要求时,会造成一定的工程事故。针对软土地层中盾构的工况进行分析,确定盾构掘进过程中盾尾所受载荷。建立三维有限元模型,然后进行计算分析。根据分析结果对盾尾结构进行改进:盾尾采用6点注浆法代替传统的4点注浆法,并对有限元软件进行分析计算,对比6点注浆法和4点注浆法盾尾的分析结果。结果表明,6点注浆法能很好地减少盾尾的形变量,提高了盾构施工质量。     

堆载下临江深基坑支护结构性状的ABAQUS数值分析

为了深入研究临江深基坑在堆载作用下支护结构体系的性状,以南昌市在建工程红谷隧道东岸一临江深基坑为工程背景,运用大型岩土工程有限元软件ABAQUS模拟深基坑在堆载作用下开挖全过程。模拟结果表明,地连墙在有堆载侧受堆载量大小变化影响很大,而在无堆载侧则影响较小。随着坑边堆载值的增大,地连墙水平位移沿深度方向的最大值所在位置在逐渐上升。当堆载达到60 k Pa时,对地连墙变形影响巨大,不容忽视。建议若坑边存在堆载时,堆载值不得大于60 k Pa。     

国产双护盾TBM在兰州市水源地建设工程中的应用

为了研究国产双护盾TBM的工程适应性,结合TBM在兰州市水源地建设工程中的实际应用情况,分析了双护盾TBM掘进段的地质特点,并采取了针对性设计。TBM采用成熟的硬岩刀盘结构形式,滚刀刀座在锻造厚板上一次加工成型,减少焊接量;刀具按照非线性布置,刀间距控制在86 mm以下(含中心刀);主机采取多种针对性设计降低卡盾风险,并预留充足的应急处理接口;后配套系统采用平台式拖车结构,尾部连接四轨双线式会车平台。实践证明,该TBM在兰州市水源地建设工程中具有良好的地质适应性。     

开敞式TBM滑板式步进技术在引松工程的应用

以引松工程为背景,结合TBM施工前的基建要求,详细介绍开敞式TBM滑板式步进机构的组成、步进原理,并概述滑板式步进技术对步进洞、始发洞、不良地质预处理段步进洞、检修洞的建造要求。最后,根据实际应用情况对滑板式步进技术始发和接收的操作流程、步进过程中的注意事项、出现的问题及步进效果进行总结,并结合基建要求对该种步进机构的优缺点进行阐述,可为类似TBM工程的前期基建及步进作业提供参考。     

地面预注浆施工技术在井筒涌水防治中的应用

张集矿区地层位于裂隙破碎带且含水量丰富,为解决第2副井井筒地面预注浆施工难度大的问题,基于工程地质调研、技术设计和工业试验的方法对地面预注浆施工技术进行了研究。通过在井筒开凿前上部表土段采用冻结法施工、下部基岩段采用地面预注浆技术施工,并采用直孔和Y孔相结合的布置方式,实现了注浆、冻结和凿井"三同时"施工的目的,有效节约了工期。在整个施工过程中,采用自主研发的监控设备,实现了实时控制并获得了重要的注浆参数,同时采用压水试验的方法对注浆质量进行了效果评价。根据监测结果:1)各段终压值和注浆量均达到了设计要求,总注浆量达16 286 m~3;2)压水试验测得的地层渗透系数明显减小,井筒涌水量仅为2.27 m~3/h,说明该施工方法起到了很好的加固和堵水作用。     

某型土压平衡式盾构刀盘的力学分析与结构优化

为给兰州地铁掘进所用某型土压平衡式盾构刀盘的优化设计提供参考依据,应用ANSYS Workbench软件对其刀盘结构在正常工况下的力学性能进行分析。根据所得出的等效应力、总变形量与疲劳寿命云图,判定该型盾构刀盘上静强度和疲劳强度最弱的部位位于牛腿靠近面板背面的外角点位置,而其刚度相对较弱的部位则位于2块未开出渣口的面板外边缘。通过对刀盘结构尺寸进行改进优化,使该刀盘强度最弱部位在正常工况下的静强度与名义疲劳寿命分别提升71%和265%,同时刀盘开口率由35%优化为37%后,刀盘面板外边缘处的变形量减小约25%。     

长仰拱栈桥在黄土隧道施工中的应用

为确保黄土隧道施工安全,初期支护结构尽快封闭成环,解决隧底仰拱及填充施工质量通病,利用黄土隧道开挖非爆破作业的特点,在黄土隧道施工中利用长大仰拱栈桥。通过在长仰拱栈桥上配置仰拱模板和混凝土捣固整平装置,有效减少了仰拱立模时间,提高了仰拱混凝土振捣质量。该工装能保证隧道开挖、初期支护、仰拱开挖及二次衬砌作业有序开展,极大地提高了施工工效,经济和社会效益明显提高。     

盾构掘进对邻近桩基的变形特征研究

深圳地铁7号线盾构区间在YDK14+180~+280段进行近接桩基施工中,为了严格控制施工对近接桩基的扰动,以保证施工的安全性,通过有限元软件分析了不同掘进姿态在盾构施工过程中对近接桩基的影响。指出:1)盾构掘进姿态是施工过程中对近接结构物影响十分显著的因素,施工时应加以严格控制;2)在盾构蛇行推进过程中,随桩基与掌子面距离的减小和盾构蛇行偏角的加大,盾构施工掘进对桩基的影响程度在加大;3)在盾构刀盘推进至距离桩基间距为2.0D时,应严格控制盾构施工过程中的掘进姿态,特别需要控制盾构的左右偏离。     

大断面黄土隧道不同试验工法下的力学特性及变形特征研究

针对大断面黄土隧道的工法适用性问题,依托郑西客运专线陕西境内秦东、潼洛川和高桥等隧道,开展大断面黄土隧道中的CRD、双侧壁导坑、CD、留核心土台阶法及双层支护台阶法5种试验工法的试验,通过现场试验测试及数据分析,研究不同试验工法下的力学特性和变形特征。总结其变形特征为垂直位移显著,变形受封闭距离与支护刚度影响明显;分析对地表沉降的控制效果,受力特征分析显示型钢受压明显而锚杆受力较小;得到不同埋深下的围岩压力特征曲线;接触压力测试显示刚度大的双层支护较单层支护小。最后对不同试验工法的适用性进行综合评价。