F6断层隧道处治施工方案优化研究

F6(博-阿断裂)断层破碎带为复合区域深大断裂带,岩体破碎、侧壁稳定性较差,隧道施工时易发生突涌水灾害,进而导致塌方事故,需对F6断层处治进行研究。文中以天山胜利隧道敞开式TBM穿越F6断层破碎带施工为实例,提出F6断层的7种处治方案,结合项目施工条件选择高质量、更安全、低成本的最优方案。结果表明,采用地表深孔定向注浆固结结合管棚超前注浆固结的施工方案为最优。     

富水硬岩地层泥水平衡盾构掘进参数的优化分析

泥水平衡盾构穿越富水硬岩地层时,合理的掘进参数是盾构安全高效掘进的基础。依托青岛地铁8号线某区间泥水平衡盾构段项目,分析了盾构穿越富水硬岩地层的总推力及贯入度等参数。对刀具与岩体作用荷载值和刀具荷载设计值进行了计算,提出了盾构掘进参数的优化方案,并分析了优化后的掘进效率。结果表明：总推力可以控制刀盘贯入度,宜优先通过控制总推力增加盾构掘进速度;刀具与岩体作用荷载为4 277.87 kN,远小于9 528.22 kN的设计荷载值,故可适当增加刀具与岩体作用荷载至设计荷载值的75%;盾构总推力提升至18 000 kN后,刀盘贯入度增加,每环开挖耗时较优化前减少了38.7%,施工效率增加了一倍。     

盾构隧道穿越泉域强富水灰岩地质掘进控制技术

以济南轨道交通1号线盾构隧道穿越泉域强富水灰岩地质为工程背景,分析盾构掘进效率的影响因素,提出强富水灰岩地质刀盘、刀具选型与掘进参数控制技术。研究结果表明：影响盾构掘进的主要因素为灰岩强度高达122 MPa、裂隙水量大、盾构开挖面涌水突泥、螺旋机喷涌以及出渣与外运困难;根据刀具磨损规律,将滚刀优化为一体式滚刀,刃宽减小为19 mm,刀具中心采用楔形镶齿滚刀且刀盘增加耐磨格栅,以提升掘进效率;制定盾构穿越富水灰岩地质关键掘进参数控制范围,同步注浆量应控制在5.0～5.8 m³/环,在岩溶水丰富区域应控制注浆材料的胶凝时间。     

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。     

苏州地区小净距盾构下穿既有线掘进参数分析

苏州地区小净距盾构下穿既有线工程较少,依托苏州市轨道交通6号线工程金尚路站—桑田岛站区间盾构下穿既有2号线工程,对盾构掘进参数进行分析。研究结果表明：结合自动化监测,提高土仓压力,进行渣土改良,进行二次注浆等,这些措施可确保既有线最大变形量在5 mm左右;建议在掘进过程中,盾构推力为14 000～29 000 kN、盾构刀盘扭矩为800～2 300 kN·m、土仓上部前压力为1.62～2.75 bar、同步注浆量为5.0～7.2 m³、注浆压力为2.5～3.0 bar,根据自动化监测实时调整,可以很好地控制结构变形,可供类似下穿工程参考。     

基于脉冲涡流的TBM盘形滚刀磨损检测方法

为保障TBM高效安全运行，提出一种脉冲涡流检测（PECT）的刀圈径向磨损量无损检测方法。先基于Maxwell时变电磁场理论建立有限元模型，采用控制变量法探究线圈高度、内半径和外半径3个激励线圈参数的优化策略；再搭建刀圈径向梯度化磨损量无损检测有限元模型，研究刀圈径向磨损量与前期电压信号积分值的映射关系，提取可连续反映刀圈磨损程度的特征量，并研究不同提离距离下刀圈径向磨损量与特征量的映射关系。结果表明：在给定激励线圈外半径取值的前提下合理调节内半径取值，可最大程度兼顾对激励线圈高分辨率、强耦合程度的要求；检测线圈与刀圈的最远距离为64 mm，在满足48.26 cm刀圈最大径向磨损量为35 mm的基础上保留了29 mm余量，比传统涡流检测的最远提离距离提高了83%；该方法提高了探头远距离检测能力，保障了探头安装空间，同时显著降低了探头被岩碴刮擦损伤的风险。     

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%。     

顶部导洞法TBM卡机脱困技术研究与应用

研究目的:TBM已在我国地下工程建设领域中得到广泛应用，但对于复杂地质条件，TBM卡机问题仍十分突出，施工中曾多次遭遇连续卡机、长期卡机、突水涌泥、设备报废、工法改变等不同程度的困难，不但造成工期延误，还使工程建设成本大幅度增加，因此研究复杂地质条件下TBM卡机防控技术以及TBM卡机后的安全快速脱困技术十分必要。高黎贡山隧道全长34 538 m,进口采用钻爆法施工，出口采用TBM法施工。TBM施工中，一般地质条件下掘进比较顺利，但遇到断层破碎带、岩性接触带、节理密集带、风化蚀变带、软岩挤压带等复杂地质条件时，仍发生了19次卡机事故，其中正洞8次、平导11次，严重影响TBM的正常掘进，特别是严重卡机时，常规的脱困方法难以奏效，需要研究安全有效的脱困技术，从而保证TBM的正常掘进。研究结论:(1)顶部导洞法是处理TBM卡机的一种有效脱困方法；(2)采用顶部导洞法处理TBM卡机时，导洞净空宽度宜为120 cm、净空高度宜为130 cm,管棚工作间宜在拱部120°范围内设置，管棚直径宜为76 mm,环向间距40 cm,仰角1°～3°,长度宜一次穿越隧道前方破碎带；(3)本研究成果可在类似隧道T...     

基于XGBoost算法的盾构施工地面沉降预测方法

盾构施工过程中，现有地面沉降监测手段与方法难以满足高效安全施工要求，因此，针对盾构掘进过程中难以精确预测地面沉降问题，提出一种地面沉降量的预测方法。首先，将收集的相关数据进行预处理，预处理包含了缺失值处理、异常值处理和无量纲化处理等，预处理可以提高数据质量，从而提升降低模型训练复杂度、提升精度；然后，把处理好的数据分为训练集和测试集，对划分好的数据基于随机森林构建地面沉降影响因素分析模型，分别得出盾构机前方0环处、3环处、5环处、10环处、15环处、20环处以及盾构机后方-5环处、-10环处、-15环处、-20环处的盾构掘进参数对地面沉降的差异化影响因素及其重要度分数，并根据每环对应的不同影响因素集，进一步构建基于XGBoost地面沉降预测模型；最后，将与地面沉降相关的影响因素具体数据作为输入，多监测点的沉降量作为输出，最终得到距开挖面不同距离处的多点地面沉降量。该方法实现了地面沉降量准确预测，同时具备建模简单、准确率高等优点，对盾构施工工程及风险管控具有一定参考价值。     

土压盾构双洞下穿运营高速公路路基施工安全风险管控研究

以广州地铁12号线为背景，研究了土压盾构双洞先后下穿运营高速公路路基的施工控制措施。在分析地质条件及施工重难点后，采取了试验段掘进、控制掘进参数等施工措施，并分析了盾构监控量测数据。不仅确保了盾构安全下穿，还形成了较为全面的经验总结。