复合地层盾构刀具磨损分析与预测

盾构机在复合地层中进行掘进时,刀具磨损严重,易发生偏磨,是制约土压平衡盾构机长距离高效掘进的重要因素。通过气压开仓和常压开仓技术,对深圳地铁9号线区间隧道盾构刀具进行现场磨损监测,分析了不同类型刀具在复合地层中的磨损规律,回归得到了不同类型刀具的磨损系数,并据此推算了盾构机在类似地层条件下的最远掘进距离。为准确预测盾构机掘进过程中刀具磨损情况,文章利用遗传算法优化BP神经网络模型对刀具磨损进行了分析,模型综合考虑了盾构机掘进速度、推力、扭矩等影响因素,预测结果与实测值接近。研究成果可为类似地层条件下的实际工程中盾构机的刀具磨损量、最长掘进距离等预测提供理论支持,对实际施工有一定指导作用。     

土压平衡盾构软硬不均地层掘进控制策略

上软下硬地层掘进盾构施工中极易出现地表沉降、刀具磨损等的难题,如何在上软下硬地层中控制掘进参数、判断刀具磨损及仓内状况是盾构施工管理的重点,本文结合广深地区上软下硬地层施工经验,对上软下硬地层盾构掘进策略进行总结分析,明确控制要点。     

土压平衡盾构全断面硬岩施工技术

盾构隧道开挖断面范围为硬岩地层时,存在盾构掘进速度慢、盾构姿态控制难度大、设备及刀具磨损严重且刀具更换频繁等问题。结合实际工程,介绍了盾构选型、掘进模式选择、盾构掘进参数和盾构姿态控制、刀具管理等关键措施,确保盾构安全顺利推进。     

密实砂砾地层盾构刀具磨损分析及优化措施

为了解决盾构在密实砂砾地层中掘进容易造成刀具严重磨损的问题,以国外某穿越密实砂砾地层的城市地铁施工项目为背景,对盾构在区间出洞检修时刀盘刀具的实际磨损情况进行统计,采用对比分析的方法,研究了刀具磨损原因和磨损规律.针对性地提出了盾构在密实砂砾地层中掘进时,通过采用高耐磨性滚刀刀圈、降低中心滚刀启动扭矩等方法来减少刀具磨损的优化措施,为以后城市地铁在类似地层中施工时盾构刀具的选型和设计提供了参考与借鉴.     

上软下硬灰岩地层盾构刀具崩裂原因分析

通过对盾构机在上软下硬灰岩地层掘进滚刀出现较多崩裂的工程实例阐述,对刀具损坏原因进行了分析,寻找对策,以期指导今后在灰岩地层施工中盾构机刀盘刀具选择、配置及盾构的掘进。     

海瑞克盾构刀盘刀具损坏实例分析

介绍海瑞克φ6250型泥水盾构在上软下硬地层中掘进时刀盘刀具损坏的工程实例,并初步分析了刀盘刀具损坏原因,以供同仁参考。     

超大直径泥水盾构机上软下硬地层掘进技术研究

超大直径泥水盾构机在上软下硬岩性多变地层长距离掘进时,容易出现沉降控制难、姿态不易控制、滚刀磕碰严重等现象。以南京和燕路过江通道项目为依托,通过研究超大直径泥水盾构机穿越上软下硬地层的施工技术,从刀盘刀具配置、掘进参数控制、姿态控制等方面提出了具体的控制措施和注意事项。     

一种用于复杂地层防脱落刮刀的设计及应用

对复杂地层中掘进施工时盾构刮刀脱落问题进行分析,通过改变刀具与刀座连接方式及改变刀具材质等,使刮刀整体性能得到提升,为后续类似地层中连续、稳定、安全、高效地掘进提供可靠保障。     

大直径泥水平衡盾构长距离穿越长江上软下硬复合地层施工技术

文章总结了盾构长距离穿越上软下硬地层的施工技术,从刀盘刀具配置、掘进参数控制、管片拼装、同步注浆等方面提出了大直径泥水盾构穿越上软下硬地层中的掘进技术控制,对复合地层大直径泥水盾构穿越技术提供技术参考。     

硬土地层施工中的盾构刀具损坏机理及防治措施

结合隧道施工实际,研究了在硬土地层中掘进时盾构刀具容易损坏的机理,并制订了相对应的防治措施,即通过提前做好换刀计划、优化掘进参数、渣土改良等,减少盾构刀具的受损。此举可维持良好的盾构机掘进效率,加快施工进度,降低施工成本。     

软土地区盾构上穿越既有隧道的离心模拟研究

随着地铁网络不断完善,新建盾构隧道近距离穿越既有隧道的现象越来越多。盾构近距离穿越既有隧道的影响问题,比常规盾构施工的研究更为复杂。结合上海外滩通道盾构上穿越地铁 2 号线工程,采用离心模型试验与现场实测相结合的方法对盾构上穿越对周围地层及既有隧道的影响进行了研究。文中选用排液法在离心场中模拟盾构施工,在国内首次实现了在不停机状态下模拟隧道开挖卸载、地层损失和注浆过程,并分析了盾构上穿越施工引起的地层、新建隧道与既有隧道的纵向位移变化规律。通过现场实测数据分析了既有隧道在盾构上穿越过程中纵向变形与时程曲线的变化规律。     

济南复合地层土压平衡盾构掘进效能实测分析#br#

依托济南轨道交通一号线复合地层土压平衡盾构掘进施工,提出一种在盾构机额定配置条件下的分项功耗和施工参数离散性指标双结合的掘进效能评价方法,并据此分析得到刀盘切削、盾构推进和螺机出土效能的变化特征。结果表明：①土压平衡盾构穿越济南复合地层时,盾构掘进总功耗在400~1250kW变化,其中,刀盘切削和盾构推进是盾构掘进功耗的主要组成部分,占总功耗的66%~84%;②刀盘切削的扭矩和转速具有明显的聚集特征,而盾构推进速度和推力分布形态的聚集特征弱于刀盘参数;③螺机出土的转速和扭矩在不同地层中的差异性不大,螺机参数的聚集特征不明显;④由于盾构掘进的分项功耗与其离散性指标不存在必然的联系,盾构施工中可能存在掘进功耗小但施工控制困难的情况,应在盾构选型及施工过程中予以充分考虑。     

大粒径卵砾石地层盾构刀盘选型及适应性评价

大粒径卵砾石地层是北京地铁修建过程中开挖难度最大的地层之一,给土压平衡盾构施工造成了一系列的难题。刀盘是土压平衡盾构的重要构件之一,合理的刀盘结构型式是大粒径卵砾石地层土压平衡盾构高效、可靠运行的前提。为了找出适用于大粒径卵砾石地层的刀盘结构型式,以北京地铁九号线盾构工程为背景,开展大粒径卵砾石地层土压平衡盾构开挖原型试验,基于"北京地铁盾构施工实时管理系统"和"北京地铁建设安全风险技术管理体系"收集盾构关键施工参数,以现场掘进试验数据有基础,对盾构掘进效能、盾构关键参数地层适应性及刀具磨损情况进行了对比研究。研究结果表明:1)大粒径砂卵石地层辐条式刀盘适应性更好,掘进效率更高,对刀具的磨损控制更为有利;2)辐条式刀盘可适当增大开口率至55%~65%;3)大粒径卵砾石地层,辐条式刀盘比面板式土压力控制更加稳定;提高盾构掘进速度的同时,应注意盾构土压力的控制,合理的盾构推进速度应为20~60mm/min。     

沈阳富水砂卵石地层泥水盾构适应性研究

在砂卵石地层中地铁盾构掘进普遍面临着盾构载荷过大、刀盘刀具磨损严重、开挖面易失稳以及掘进速度缓慢等实际施工问题。为提高盾构在此类地层中的适应性,应选择合适的盾构类型,合理配置盾构设备并使施工参数之间有较好的匹配性,以保障盾构施工顺利高效进行。以沈阳地铁10号线11标砂卵石地层盾构区间为依托,通过对泥水盾构在此类地层掘进的适应性问题进行分析总结,提出了针对性的掘进参数匹配方案、泥浆配比建议以及刀盘刀具配置要求。相关结论可为今后类似地层条件下的泥水盾构施工提供较为全面的参考。     

砂性土层大直径浅埋隧道掘进试验及离散元模拟

隧道断面的增大致使盾构施工的风险增大,尤其是高水压砂性土层,大直径浅埋隧道盾构对周边岩土体的扰动以及土层变形的影响是目前需要研究的新课题。本文以武汉地铁7号线大直径越江隧道段为工程背景,建立了大直径浅埋隧道盾构掘进室内缩尺试验模型,采用螺旋出土盾构设备(包含螺旋杆、螺旋出土器及套筒),以恒定的推进速率进行了隧道掘进,并且对地表沉降进行了监控。同时,本文建立了同尺寸的浅埋隧道盾构掘进离散元模型,对盾构掘进过程中地表沉降、开挖面前方土层中颗粒配位数以及黏结破裂区域进行了分析研究,并与室内试验结果进行了对比分析。结果表明:地表竖向位移与室内试验结果吻合度较高,盾构掘进地表各点处的沉降均随着掘进距离的增大而增大;盾构掘进影响区域主要分布在隧道顶部至地表、一定范围内的周边土体以及开挖面前方一定范围内的盾构区域;颗粒接触点处的黏结破裂区域主要分布在盾构区域和隧道顶部区域。     

盾构切削混凝土桥桩刀盘荷载分析

依托北京地铁12号线盾构直接切削西坝河桥16根800桥桩工程,通过三维数值模拟和理论推导,对盾构法清障掘进面荷载展开研究。通过三维动态模拟,分析单个刀具逐次切混凝土荷载变化规律。基于等效原理与单刀切削荷载,提出一种对切桩刀具数、推力及扭矩的估算模型。并将此估算模型用于计算苏州地铁直接切削广济桥掘进面荷载,对比分析计算结果与精确叠加值在推力、扭矩方面的平均误差分别为10%、3.3%,验证了该估算模型的正确性。应用本文模型对盾构穿越西坝河桥各轴桩位掘进面切桩荷载进行预测分析,指出切桩工况主要对扭矩造成影响。研究结果可为类似地层盾构清障工程中掘进面荷载计算提供参考。     

基于Kӧtter方程的盾构掘进面上被切削土体受力研究

为了计算不同土体性质与不同掘进参数下盾构刮刀与土体之间的作用力以及由此带来的切削扭矩,引入了修正后的Kӧtter方程作为补充方程,求解出开挖面上土体在被动切削至破坏时滑动面上的应力分布,建立了被切削土体受力模型,求解出刮刀刃面与土体之间的正压力p、摩擦力Q与侧向土体间抗剪阻力U,进而推导出刀盘切削扭矩T的计算公式。分析得到特定刀盘上刮刀的p,Q,U值随土体c,φ值增大而增大,通过适当提高刮刀刃面粗糙度来增大摩擦可使土体更易被切至破坏;p,Q,U值随刀盘转速ω增大而减小,p,Q随支护荷载p线性增大且p对于被切削土体受力的影响在砂性土中较大,最终给出特定刀盘掘进至部分种类土体中的切削扭矩值作为工程参考。     

复合地层条件下盾构选型的风险分析

以广州复合地层条件下的盾构选型为例,从刀盘刀具对地层的适应性、盾构掘进模式及其工作参数选择出发,分析复合地层条件下采用盾构法施工时,盾构机选型的风险.结果表明,盾构机选型是复杂地层条件下地铁隧道施工的一项重要风险因素,并给出盾构在复合地层中掘进时的选型建议,可为类似工程条件下盾构机选型提供参考.     

富水砂卵石地层地铁盾构施工若干问题及对策

成都地铁工程大规模穿越市域富水砂卵石地层,该地层具有地下水位高、卵漂石含量高和卵石强度高等“三高”特点。一号线前期大量出现刀盘刀具磨耗严重、换刀频繁、带压换刀失效、刀盘结泥饼等现象,严重制约了盾构的掘进效率。在回顾成都地铁一号线一期工程前期盾构选型和施工的若干问题的基础上,提出并总结了富水砂卵石地层盾构选型和配置的一些具体对策,包括:树立“排出为主,破碎为辅”的地层处治理念,调整刀盘和螺旋出土器的结构型式、刀盘开口率、刀具布置型式,改进同步注浆浆液配比,优化泡沫系统和搅拌系统,改进碴土改良系统等。成都地铁一号线一期工程中后期以及二号线一期工程的施工实践表明:以上调整是有效的,盾构换刀距离和盾构施工平均月进度都获得了显著提高。     

黄土地层盾构隧道施工的掘进试验研究

 黄土是一种典型的非饱和结构性土,其强度与土体结构特征密切相关。黄土地层中盾构法隧道施工开挖面稳定性受施工参数影响较大,控制不当容易造成开挖面土体松动或坍塌,严重影响隧道结构安全及周围环境。针对我国首次在黄土地层中修建的地铁盾构隧道西安地铁2号线,采用自主研制的土压平衡式模型盾构机开展室内掘进实验,研究黄土地层条件下盾构掘进对地层的扰动情况以及盾构施工关键参数的匹配问题。研究结果表明,黄土地层中盾构掘进引起的地层横断面沉降曲线与黏性土地层存在差异,曲线形式具体表现为下部呈深V型、上部区域呈缓和的盆状,并得到地层损失率K和地表沉降槽宽度系数i;地表位移时程曲线具有突变性,存在明显的三阶段特点;盾构顶推力的变化直接影响隔舱土压力的变化,掘进过程中隔舱土压力和出土率表现出一定的随机性,出土率有随顶推力的增大而呈减小的趋势,并与推进速度成反比。