狮子洋大直径泥水盾构穿越江底裂隙带掘进技术

结合狮子洋大直径泥水盾构穿越江底破碎带施工,介绍了泥水盾构在长距离江底掘进过程中存在的主要施工风险及采取的施工对策,说明采取超前地质预测预报技术、掘进参数控制技术、带压进仓换刀技术及相邻隧道侧向交替超前预加固技术可以保证盾构顺利穿越江底裂隙发育带。泥水     

超大直径盾构隧道始发关键技术

南京市纬三路过江通道工程Φ14.93 m泥水平衡式盾构已成功始发。南京纬三路过江通道工程位于南京长江大桥和已建成通车的南京长江隧道之间,是长江上第四条过江公路隧道,其直径大,承受水压高,所处位置地质情况复杂,隧道部分段要穿越上软下硬的复合地层,施工风险大;过江段采用X型交叉过江方案,隧道内部为单管双层结构形式。过江段隧道采用泥水气压平衡盾构机进行施工,一次性掘进距离长。盾构机始发作为盾构隧道施工的关键技术,包含了许多周到细致的工作。针对盾构机始发前各种工作的准备,总结出南京纬三路过江通道工程盾构机始发关键技术,为今后类似工程提供参考。     

超大直径泥水盾构施工难点与关键技术总结

超大直径泥水平衡盾构技术在工程中得到越来越多的应用,但在穿越复杂地层掘进施工时,仍面临多项科学技术难题。通过南京长江隧道、扬州瘦西湖隧道和武汉地铁8号线越江隧道工程,针对工程特点和施工难点,总结了超大直径泥水盾构隧道穿越诸如淤泥质粉质粘土、硬塑膨胀性粘土、粉细砂与砾砂(岩)复合等复杂地层时的关键技术,主要包括:超浅覆土始发、掘进和接收技术,泥水平衡盾构机膨胀土地层适应性改造技术,刀盘刀具严重磨损后常压下刀具更换技术,全断面黏土地层高效环流及出渣技术,硬塑粘性土地层的盾构施工技术与开挖面稳定性控制技术,4.2 bar高压气环境下动火焊接技术,江中高水压、超薄强透水地层长距离掘进技术,大直径盾构轴线控制与小半径曲线精准接收技术,超大型管片高精度预制技术和双层大直径隧道内部结构快速施工技术等,对推动我国超大直径泥水盾构技术的发展具有重要的参考价值和指导意义。     

扬州瘦西湖盾构隧道施工关键技术与实测分析

扬州瘦西湖盾构隧道工程全长1 275 m,采用φ14.93 m的泥水盾构机施工,是我国迄今为止在膨胀土地区进行的最大盾构施工工程。为了解决盾构刀盘易结泥饼、泥水舱及管道易堆积堵塞、刀盘扭矩大、盾构推进速度慢,泥水分离困难等一系列施工难题,对施工盾构机进行了改造。并研究了大曲率小半径曲线上精准接收技术、盾构管片高精度量测等施工关键技术,使盾构得以成功穿越膨胀土地层。     

带压进舱作业在泥水盾构施工中的应用

本文结合隧道泥水盾构工程实例，对带压进舱作业在施工中的泥水舱气密性判断、带压作业前的准备、带压进舱作业等方面进行了详细介绍，供同类工程参考。     

超大直径泥水平衡盾构近距离穿越既有桩基试验研究

针对长江西路超大直径泥水平衡盾构隧道工程浦西段盾构近距离穿越逸仙路高架和地铁3号线高架的桩基施工工况,在浦东始发段设置试验段,通过地表沉降、桩基位移等监测数据,研究超大直径泥水平衡盾构掘进各阶段对桩基的扰动规律.结合盾构掘进施工参数,探究减小盾构近距离穿越对桩基影响的措施.     

武汉长江隧道盾构过江施工技术措施

武汉长江隧道工程盾构长距离穿越砂层，盾构承受水压高，地质条件和地下水状况非常复杂，江底段隧道最小覆土厚度小于隧道直径，而且水底部分与覆土压力相比水压力更大，特别是武昌深槽段水压力主导的施工。为了确保盾构过江安全，对水土压力设定与控制、泥浆特性、隧道上浮问题和管片变形及软硬不均地层盾构姿态控制等问题进行初步的研究分析。     

国内最大单管双线地铁盾构隧道开始掘进

正2016年5月28日,随着12.5m大直径泥水平衡盾构机"楚天号"启动,国内最大单管双线地铁盾构隧道——武汉轨道交通8号线越江隧道开始掘进施工,穿越长江。武汉轨道交通8号线是连接武汉市长江两岸的第4条过江地铁,越江隧道直径12.1m,是目前同内最大的单管双线地铁盾构隧道。该隧道是武汉轨道8号线一期控制工程,在长江二桥上游约450m处下穿长江,全长     

地铁工程中大直径盾构穿越中间风井施工技术

上海轨交11号线南段项目5标为惠南镇站区间隧道工程。中间设野惠风井,风井竖向处于曲线段中,首次采用大直径泥水盾构穿越中间风井施工技术。介绍了大直径泥水盾构穿越中间风井的主要技术措施,包括进出洞地基加固、进出风井的轴线优化、基座安装、负环拼装等。经实际施工,盾构顺利地穿越了中间风井。     

破碎带泥水盾构气垫舱爆舱工程处置研究

为探究泥水盾构穿越海底破碎带时易发生的气垫舱爆舱工程处置方法,以青岛地铁8号线大青区间东侧海域段工程为研究背景,从地质因素和掘进参数两方面对爆舱事故进行了分析,并提出了具体的处理措施。研究结果表明,泥水盾构在海底破碎带段应避免欠压推进,气垫舱压力应设置在4.0bar以上且保持稳定,可有效避免爆舱事故发生,气垫舱爆舱事故发生后,第一时间将泥水盾构推进穿越富水构造面,直到掌子面到达相对稳定区域,使坍塌区域处于盾体之上,后采取主机段小循环环流等来疏通进、排浆管路堵塞等方法可有效处置爆舱问题,使泥水盾构恢复正常掘进,研究结果可为后续同类爆舱事故处置提供有效实际参考与借鉴。     

Opening the excavation chamber of the large-diameter size slurry shield: A case study in Nanjing Yangtze River Tunnel in China

Shield tunnel construction in a dense strata often encounters malfunction of shield-tunneling machine or abrasion of cutters. Accessing to an excavation chamber under compressed air is a main method to repair and replace worn cutters. And many safety issues such as stability of the excavation face were involved. However, the face stability due to opening an excavation chamber was not fully studied. To overcome this shortcoming, face support scheme and stability analysis were presented in a case history of opening the pressure chamber for a large-diameter (up to 14.93 m) slurry shield tunnel constructed underneath Nanjing Yangtze River. Since most of the damaged cutters were distributed along the edge of cutting wheel, only top 3 m of tunnel face within the chamber needed to be supported by compressed air, and remaining area would also to be supported by slurry pressure. A series of simple primary laboratory tests were carried out to design an optimum slurries mixing scheme to support the tunnel face as accessing to the pressure chamber in the project. The face stability was analyzed in terms of the pressure equilibrium (i.e., internal and external pressures) as well as three-dimensional numerical analysis by adopting properties of soils and filter cakes from laboratory tests. By injecting lower density slurry into the sand to form a stable infiltration zone, followed by using higher density slurry to create a filter cake at tunnel face, compressed air-support system could ensure face stability during maintenance of cutter wheel. The success of applying the mixed slurry and compressed air-support scheme in this project is valuable to shield tunnel constructions in similar ground conditions.     

PSO-based Elman neural network model for predictive control of air chamber pressure in slurry shield tunneling under Yangtze River

The excavation face stability is crucial for safety and risk management in slurry shield tunneling, especially for the river-crossing tunnel. To avoid face collapse or blow-out, shield operators need to keep air chamber pressure balanced using their own experience, which would be difficult, discontinuous and less reliable in the process of construction. Considering the disadvantage of the manual control process, this paper presents a predictive control system for air chamber pressure in slurry shield tunneling using Elman neural network (ENN) model. It mainly contains a theoretical model, an ENN predictor and an ENN controller to set optimal control parameters automatically tracking the desired air chamber pressure. Moreover, to improve the learning capability of ENN model, a particle swarm optimization (PSO) algorithm is implemented. This system has been tested with collected data of slurry shield operation parameters in the Yangtze riverbed metro tunnel project in Wuhan, China. Analysis revealed that the predictive control system using PSO-based Elman neural network model in this paper has the potential for enhancing face stability in slurry shield tunneling.     

超大直径泥水盾构掘进对土体的扰动研究

 依托南京长江超大直径泥水盾构隧道工程,通过在始发试验段埋设地表沉降观测点、测斜管、土压计力及孔隙水压力计,进行相应项目的试验。研究泥水平衡盾构掘进各阶段对土体的扰动机制、扰动规律、影响范围以及影响程度。分析得出应力扰动度与距离之间的相关关系,在此基础上计算出盾构推进对土体的显著应力扰动区域(应力扰动度≥5%)为盾构外侧16 m(约一倍洞径)。建立切口压力、同步注浆压力与地表沉降之间的数学模型,进一步修正Peck公式,使之能更好地预估泥水盾构掘进引起的地表沉降。最后结合盾构掘进参数,探究减小土体扰动的措施。     

泥水平衡盾构开挖面稳定模型试验研究

以崇明越江隧道为背景提出了泥水平衡盾构动态开挖模型试验的可行试验方案,并通过该试验对泥水平衡盾构开挖面平衡的机理,盾构推进时沉降的分布规律进行了研究。试验结果表明,泥水平衡盾构开挖面导致的地表沉降很大程度上取决于开挖过程中泥舱压力的浮动范围。通过将试验结果与楔形体模型理论计算的极限泥浆压力进行对比,得出了更加合理的极限泥浆压力浮动范围,有利于指导将来实际工程的施工。     

超大直径双线泥水盾构施工的三维数值模拟

以上海长江西路隧道工程为背景,基于适合软土的修正剑桥模型并综合考虑盾构开挖、开挖面泥水压力、盾尾注浆以及盾壳刚度和坡度等因素,建立单台超大直径(=15.43m)泥水盾构往返推进的三维有限元模型。分析不同施工步、不同泥水压力下北线盾构施工对地表沉降以及新建南线隧道的横向位移影响。通过数据分析发现,盾构返回推进时的地表位移规律明显区别于单条隧道施工的情况;盾构的反向推进会造成已建隧道管片的挤压变形以及顺指针的旋转;返回推进时,泥水压力的不同取值对已建隧道的横向位移影响显著。根据数值分析结果提出相应的施工建议:盾构返回施工时适当减小泥水压力;密切监控盾构返回推进时切口断面后1倍刀盘直径范围内已建隧道管片的变形量。     

粉细砂地层泥水盾构渣土回收利用及性能优化

以南京地铁10号线越江盾构隧道工程为依托,采用现场渣土作为同步注浆砂源,通过室内试验测量同步注浆浆液的强度、初凝时间、流动度、稠度、泌水率及渗透性等指标,研究粉细砂地层中泥水盾构渣土作为同步注浆浆液中砂源的可行性,并通过调整配比对浆液性能进行优化.结果表明:粉细砂地层中采用泥水盾构渣土所配置的浆液能够满足同步注浆浆液性能要求,改变胶砂比、粉灰比,同步注浆浆液性能提高明显.     

上海长江隧道工程风险评估研究

论文利用研制的软件(TRM1.0),针对目前世界第一大直径的上海长江盾构隧道工程开展风险评估研究,采用专家调查法和CIM模型,将工程风险指标作为评价标准,对长兴岛工作井施工、盾构进出洞、盾构推进三个单位工程施工可能产生的风险事故进行了定量计算与评估,研究取得的结论可为长江盾构隧道工程施工提供较好的技术指导和参考.     

上海复兴东路越江隧道工程施工技术综述

上海复兴东路越江隧道为双管双向双层6车道穿越黄浦江的公路隧道。其中,隧道外径11.00m,内径为10.04m,上层车道净高2.6m,下层车道净高4m,为国内第1条用泥水平衡盾构施工的双层隧道工程。介绍了工程概况,对江中双层圆隧道、联络通道和岸边段的施工方案、机电设备安装作了详细阐述。     

盾构隧道管片接缝气密性模拟方法与影响因素分析

盾构隧道穿越含气地层时,施工对地层的扰动易引发气体泄漏,气体易由盾构管片接缝处进入隧道内部,极易引发爆炸等灾害。依托穿越长江高压含气地层的苏通GIL综合管廊工程,较系统地研究了影响盾构管片接缝面气体泄漏的主要因素,并提出对应改进措施。通过接缝室内模型试验,分析了气压加载下接缝面气体泄漏的全过程,从而揭示了气体在不同泄漏阶段影响接缝面气密性的主要因素。建立了接缝数值模拟模型,研究了气压加载下,接缝面张开量、管片表面粗糙程度对接缝气密性能的影响。基于粗糙表面密封间隙气体流动的PC模型,建立了盾构管片接缝处气体泄漏率理论计算方法,并将计算结果与模型试验结果进行对比,证实了理论计算方法的可行性与适用性。最后,结合模型试验与理论计算方法,提出了降低接缝气体泄漏率的措施。