海底岩溶地层盾构刀盘刀具设计及应用

针对海底岩溶破碎带复杂地层,大直径泥水盾构施工过程中存在刀具易异常损坏、带压换刀作业效率低风险大、刀盘振动和结构偏载受力频繁等问题,结合大连地铁5号线跨海隧道,通过分析隧道穿越地层情况,针对性选型设计一种12m级全断面滚刀及刮刀常压更换新型复合刀盘,中心滚刀采用了较小刀间距布置,正面及边缘采用19寸双轴双刃滚刀,加强了常压滚刀刀座及刀具抗冲击设计,并通过有限元对刀盘结构强度刚度进行校核验算。工程应用表明,刀盘刀具具有较好的地质适应性,可为类似越江跨海隧道地层盾构刀盘刀具选型设计提供一定参考。     

苏州地铁4号线盾构刀盘刀具设计改造研究

基于苏州地铁4号线阳澄湖路站-金民西路站盾构区间地质条件,针对既有盾构刀盘刀具地质适应性不足的现状,在分析原盾构刀盘刀具配置及使用效果的基础上,从更换刀具、强化处理、增设耐磨板及优化材料选型等方面采取了优化改造措施,有效确保了盾构的正常掘进。     

富水砂卵石地层盾构适应性设计关键技术研究

盾构刀盘、刀具配置选型是工程成功的关键因素之一,需充分考虑周边环境及工程地质条件,进行针对性设计,以获得良好的切削效果和掘进速度。以成都地铁某盾构区间为研究对象,对富水砂卵石层条件下的土压平衡盾构刀盘刀具适应性设计关键技术进行了深入研究,从刀盘面板设计、刀具尺寸与材料改进、泡沫系统改进、耐磨装置设计等方面,提出了具体的优化措施与改进建议,并对采取优化措施后的工程施工效果进行了对比分析。     

厦门轨道2号线跨海段盾构适应性分析

厦门轨道2号线海东段作为国内第1条海下盾构地铁,对其中的海沧大道站—东渡路站区间遇到的淤泥质黏土、粉质黏土和上软下硬地层及多孤石多基岩凸起地层、开挖面失稳、盾体及盾尾需保压、盾构拱部穿越粗砂层等多种地层相结合的特殊复杂地质条件,且面临刀盘刀具磨损严重、环流系统出渣困难、盾构密封、海底换刀等施工难点,提出盾构适应性的总体要求,分析盾构动力设备、刀盘、刀具等关键部位的适应性,优化刀盘设计、刀具配置,最后针对典型施工难点进行分析并提出解决方法。     

复杂地层中的泥浆护壁带压换刀技术探讨

对于不同地质,盾构刀盘刀具的切削原理和配置形式不同,为了提高掘进速度,往往需要根据刀盘的适用性,不断更换刀具。而对于湖底下穿隧道工程,水土压力高,水系发育,往往导致掌子面稳定性较差,刀盘密封失效,气压保压困难等现象发生。为了解决该问题,依托南京地铁三号线新庄站—鸡鸣寺站隧道长距离下穿玄武湖工程,针对盾构全断面穿越岩层、半土半岩地层和砂土过程中泥浆护壁带压换刀技术施工工艺进行了系统分析。研究表明,换刀过程中泥浆护壁法能阻断地下水的影响,SANSON保压系统能够有效保证换刀过程气压稳定。     

刀具管理与地铁盾构隧道施工

地铁盾构隧道施工中盾构机刀盘刀具的配置至关重要,掘进参数的设置与刀具的磨损也关系密切。论文通过对影响刀盘刀具配置关系比较重要的几个关键因素进行论述,提出对各因素配置的建议;对掘进参数的设置及施工过程中刀具的管理事项也提出自己的看法,以期合理确定掘进参数,延长刀具使用寿命,缩短停机维修时间,快速平稳地进行盾构隧道掘进施工。     

盾构穿越竖井施工带压换刀技术研究

盾构施工过程中刀具不适应掘进地层时,通常需要进行刀具更换。以武汉轨道交通8号线赵—黄区间隧道穿越竖井工程为例,对换刀过程中地面加固、刀具检查、开仓换刀等技术进行研究,确保盾构穿越施工过程中带压换刀的安全。     

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.     

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.     

广州地铁4号线盾构带压进仓换刀技术

依据广州地铁交通4号线大学城专线仑头～大学城区间隧道工程施工实例,介绍了在砂岩及其风化带地层中对盾构刀盘刀具进行带压进仓换刀的技术要点及注意事项,可供类似工程参考。     

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。     

关于盾构机刀盘结构设计的几个问题

刀盘的结构及刀具的配置直接关系到盾构掘进的效果和效率，通过对比辐条式刀盘和面板式刀盘的结构形式和刀具布置等因素，阐述上述因素在掘进过程中的主要作用，确定刀盘的设计是决定整个设备掘进效果的关键，因此针对不同的地层情况进行有针对性的设计和调整，通过合理优化，将有效延长刀盘、刀具的使用寿命，降低施工成本，为长距离盾构施工提供可靠保障。     

大型泥水平衡盾构机刀盘驱动部滑动装置研究

以国外泥水盾构机国产化研究为背景,对大型泥水平衡复合式盾构机系统中刀盘驱动滑动装置进行了研究,总结了刀盘驱动滑动装置的优点,指出其不仅可以在常压及带压条件下更换刀具时发挥作用,还可以在应急情况下进行泥水盾构机刀盘脱困,从而保证了盾构机能够顺利进行盾构施工,使隧道早日贯通。     

基于BP神经网络的水下岩溶地层#br# 盾构掘进参数预测与分析

随着我国城市地铁网的建设,越来越多的隧道将不可避免的穿越水下岩溶区,受制于岩溶地层的复杂性、注浆加固后地层的诸多不确定性,盾构穿越该类地层施工风险极大,而选取合理的盾构掘进参数是确保盾构安全与高效掘进的关键。以长沙地铁三号线盾构穿越水下岩溶段为工程依托,首先通过统计与分析钻探数据,明确了岩溶分布特征;其次,通过输入地层特征参数和隧道特征参数,建立了可输出盾构掘进速度、推力、刀盘扭矩、开挖仓压力、气垫仓压力和同步注浆量等掘进参数的BP神经网络水下岩溶盾构掘进参数预测模型;最后,对样本数据进行了训练,并成功应用于工程实践。研究结果表明：训练的输出值与期望值吻合度较高,构建的BP神经网络模型具有较好的适应性;输出的预测结果能有效反映实际盾构掘进参数的变化趋势,预测值与实际期望值的平均误差均低于13%,在误差可接受范围内。现场应用结果表明,地表沉降在安全范围内,盾构掘进过程中未发生工程事故,盾构掘进参数选取合理,姿态控制较好。研究成果可用于指导水下岩溶盾构隧道工程施工,且该方法的提出也为其他复杂地层盾构掘进参数合理选取提供了新思路。     

土压平衡盾构土舱压力建立机制及设定准则研究

 土压平衡盾构掘进施工中,土舱压力的设定对于控制盾构施工对周围环境的影响意义重大。结合超大直径土压平衡盾构施工的上海市迎宾三路隧道工程,利用理论分析和实测数据分析的方法对土压平衡盾构的土舱压力建立机制和设定准则进行研究。基于进出土平衡理念研究土舱压力建立过程中各施工参数间的关系,提出开挖面土体挤压量这一概念以揭示土舱压力的建立机制。建立盾构刀盘的细化模型,分析刀盘挤压作用下盾构开挖面上土体的挤压情况。基于控制开挖面土体不发生二次扰动的理念,提出土压平衡盾构土舱压力的设定准则,并对该土舱压力设定准则进行工程应用。现场监测数据显示,盾构掘进施工引起的地表隆沉得到有效的控制。     

复杂地层大直径泥水盾构刀具磨损规律分析

分析了南京某越江泥水盾构隧道施工过程中8次换刀刀具磨损情况。对切削刀刀具磨损进行系统分类,分为两大类、九小类;研究得出:粉细砂地层中刀具磨损较小,该地层中刀具磨损过程分为三阶段,先行刀容许切削轨迹长为1 300 km;砂卵石地层刀具磨损严重,该地层刀具磨损过程分为两阶段,距离刀盘中心最远处刀具磨损普遍严重,随着掘进断面砂卵石含量比例增加刀具磨损相应增大,先行刀容许切削轨迹长为180~230 km,研究得出在砂卵石地层中刀具磨损的包络线。     

软土地层土压平衡盾构施工参数的模型试验研究

我国沿海经济发达城市及一些内陆中心城市正在兴建或筹建地铁,这些地区的地下广泛分布着较厚的软黏土沉积层。为研究土压平衡盾构在这种软土地层中施工的适应性,以上海地铁M8线某区间隧道工程为研究背景,采用室内模型试验的方法,开展在不同埋深、不同刀盘开口率、不同推进速度以及不同螺旋机转速等情况下的盾构掘削模型试验。通过对试验结果的整理与分析,得出土仓压力与排土效率、单位时间排土量与推进速度、推力和扭矩之间的内在联系,以及隧道埋深、刀盘开口率、推进速度对推力和扭矩的影响。这些结论的取得为盾构施工参数之间及其与地层特性之间的适应性理论提供了有益的帮助,并为更好地指导软土地层盾构隧道的设计与施工服务。     

Experimental study on working parameters of earth pressure balance shield machine tunneling in soft ground

Deep sedimentary deposits of soft clays are widely distributed in coastal areas as well as many interior major cities in China. In order to study the stratum adaptability of earth pressure balance (EPB) shield machine tunneling in such types of soft ground, model tests of tunneling excavation, using the running tunnel of the Shanghai Metro Line M8 as a background, are carried out with different over burden ratios, opening rates of cutter head, driving speeds and rotation speeds of screw conveyor. Based on the test results, the interrelationships between chamber pressure and mucking efficiency, mucking rate and driving speed, thrust force and torque are obtained. The influences of tunnel depth, opening rate of cutter head and driving speed on thrust force and torque are revealed. Such findings can not only facilitate establishing relationships between shield working parameters and soil properties, but also serve as a guide for the design and construction of shield tunnel in soft ground.     

天津地铁北站北-铁东路站区间盾构机选型研究

针对天津市地铁二期工程3号线北站北-铁东路站盾构区间的工程地质情况和施工条件,就其盾构机的选型进行了分析。在分析中,对盾构机的刀盘、刀具的形式以及布置等进行了阐述,同时时推力、刀盘驱动扭矩、主驱动功率、推进系统功率、螺旋输送机出土能力以及注浆能力等关键参数进行了计算。最终确定选择加泥式土压平衡盾构。实践证明该盾构机选型是合理的。     

青岛地铁盾构滚刀磨损多目标优化

针对青岛地铁盾构施工中遇到的滚刀磨损问题,根据遗传算法建立了以刀间距、贯入度、刀刃宽度及刀盘转速为约束条件,以滚刀破岩比能最小、掘进距离最大及掘进速度最快为多目标函数的优化模型。利用MATLAB对多目标函数进行了编程求解,计算出了减少滚刀磨损的最优掘进参数和刀具结构参数,并提出了针对性优化措施,可为青岛地铁后续盾构施工提供一定的借鉴参考。