马蹄形盾构的工程应用解析

相较于圆形断面,马蹄形隧道有空间利用率高的优势,浩吉铁路白城隧道在国内首次采用马蹄形土压平衡盾构施工，具有安全、快速、环保的特点。通过梳理盾构施工的统计数据，发现其月平均施工效率达203 m，且每环拼装效率为38～43 min，但突遇姜石地质给施工带来很大的困难。本文阐述了盾构4个施工阶段的应用效果，解析了开挖盲区对多刀盘开挖和推进系统的影响、渣土改良和双螺旋输送机对陕北黄土地质施工的应对措施、马蹄形管片拼装机在应用中的优势与不足。为拓宽马蹄形盾构适用地质领域和提高施工效率，建议盾构今后的技术突破方向： 全断面仿形刀盘的开发和管片拼装系统的智能化，前者可实现盾构无盲区开挖、提升出渣系统效果和降低总推力的需求，后者有利于减少人员操作难度，提高拼装工艺的精准度。     

我国异形掘进机技术发展、应用及展望

20多年来,我国异形掘进机技术得到长足发展。首先,以异形掘进机领域的阶段性科研项目为主线,回顾我国异形掘进机技术从模仿跟随到同步突破再到创新引领的发展历程及所取得的成就,从异形掘进机全断面开挖技术、异形管片拼装技术、测控技术和施工技术等方面介绍我国异形掘进机技术的发展现状; 然后,通过大量案例分析,分别介绍矩形顶管机、矩形盾构、马蹄形盾构及其特殊施工技术在我国隧道建设中的应用情况; 最后,从地质适应性、施工效率、隧道截面形式等方面指出当前异形掘进机发展的局限性,并提出进一步的研究方向,同时对未来异形掘进机在新领域的应用提出几点思考。     

超大断面马蹄形盾构盾体系统研究设计及应用

为探索超大断面马蹄形盾构盾体载荷分布特性,解决超大马蹄形盾体设计关键技术问题,针对适用于单洞双线铁路隧道的超大马蹄形盾构护盾薄壳体轴向、周向载荷分布特性和传递规律展开研究,构建了盾体受载数学模型。基于上述载荷分析与功能需求详细探究了超大断面马蹄形盾构盾体的结构设计,明确了马蹄形盾体受力的薄弱环节,通过三维建模和有限元分析优化了盾体结构:壳体结构采用多半分体组合式结构,并通过法兰连接,满足了吊装和运输要求;壳体箱型环梁结构设计,在保证结构强度要求的同时节省了材料、减轻了质量;此外,进行了盾体的梭式结构、帽檐设计和超前注浆通道设计等针对性设计,有效提高了马蹄形盾构的适应能力。该马蹄形盾构的应用和盾体变形工业性监测试验表明,马蹄形盾构盾体结构满足整机平稳掘进、盾体微变形的要求,也印证了该数值模拟分析方法的正确性。     

分体组合式矩形顶管机关键技术探究——结合中铁装备地下停车场项目

为解决分体组合式矩形顶管机高精高效掘进难题,以中铁装备厂区地下停车场项目为依托,对矩形顶管机分体组合式结构适应性、位姿（位置与姿态）控制、组合式小刀盘开挖系统设计等关键技术展开研究： 1）提出新型组合连接形式,解决因设备组合带来的密封、管线联通等结构适应性问题; 2）创新盾体铰接结构,提出分体组合式顶管机复合位姿控制方法,即以纠偏油缸为主,双螺旋输送机互馈出渣为辅的协同纠偏策略,多刀盘转向转速控制与主机周向多点加压控制相结合的纠滚策略,实现浅覆土、零间距隧洞的高精度施工; 3）基于回归分析方法,探讨小刀盘扭矩系数随刀盘直径、刀盘布置位置的变化规律,建立直径3 m以下小刀盘扭矩系数的计算模型,为多刀盘系统驱动配置提供理论依据。     

管道更新掘进机关键技术研究与应用

为解决城市地下管道更新、扩容面临的原位非开挖技术难题，设计、研发机械化非开挖管道更新掘进机，对开挖舱压力平衡系统、管道保通环流系统、整机集约化设计等关键技术进行研究，并成功应用于管道更新试验段工程项目。通过分析试验数据，构建实际顶推力模型，得到刀盘转速、推进速度、刀盘切削阻力等设备配置参数。实际掘进效果表明： 该非开挖管道更新掘进机能够有效解决大直径钢筋混凝土管道原位破挖更新、管道清淤、管道保通等技术难题； 设备月进尺达150~450 m，保通流量为500 m3/h左右，开挖舱压力大部分时间在50~80 kPa浮动，沉降控制在4 mm以内，实现了钢筋混凝土旧管道原位破挖和新管道同步敷设一次施工成型，提高了城市管道更新施工的自动化水平，为老旧城区机械化非开挖管道更新提供了新的工法借鉴。     

管道更新非开挖装备技术综述

通过研究目前国内外管道更新非开挖装备技术现状，阐述3种管道更新非开挖常用装备技术： 破管外挤法装备技术、破管顶进法装备技术和吃管法装备技术。介绍3种技术的工作原理及适用性，并分析各技术的特点与优势，同时列举各装备技术在实际工程中的应用。研究结果表明： 顶管法和吃管法非开挖装备技术集成了刀盘破切开挖装置、压力平衡系统、保通系统等关键技术，保证新旧管道更新转换施工不断流的同时，对地表扰动较小、扩容管径适应范围较大，更能够适应未来繁华城区对管道更新的实际需求，代表了未来管道更新装备技术的发展方向。