复合地层中盾构滚刀磨损实用预测方法及应用

盾构机在复合地层掘进过程中常因刀具磨损量过大而产生掘进工效降低和刀具失效等问题。依托深圳地铁13号线白应区间复合地层段滚刀磨损数据,根据Rabinowicz磨粒磨损计算模型提出了一种滚刀磨损量实用预测方法。该方法结合滑移率计算公式和刀盘扭矩、刀盘推力得到滚刀滑动距离,通过科罗拉多矿业学院模型(CSM模型)、岩石强度参数和滚刀贯入深度确定接触面法向荷载,根据滚刀设计参数确定其材料强度。通过确定影响滚刀磨损量的三个主要因素(滑动距离、接触面法向荷载和材料强度),推导出了考虑盾构滚刀磨损体积计算公式,并采用深圳地铁13号线白应区间复合地层段滚刀实测磨损量与磨损量预测值进行对比验证。结果表明:实测磨损量与预测较为吻合,验证了所提出的滚刀磨损量预测方法的合理性,研究成果可为复合地层中盾构滚刀磨损量预测和换刀时机的确定提供理论依据。     

岩石磨蚀性在盾构施工中的应用研究

以深圳地铁某标段两段典型地层区间为研究对象,通过开展室内钢针与岩石耦合作用的全过程磨蚀实验,对两段地层区间岩石进行了磨蚀性等级评价。同时结合现场施工中滚刀的磨损数据、掘进关键参数以及滚刀的磨损形式的对比分析,直观反映出刀具磨损与岩石磨蚀性之间的关系,并结合岩石的磨蚀特点提出了实际施工中应用的一些优化措施,切实指导盾构现场施工。     

无水砂卵石地层盾构刀具磨损状态和规律的技术研究

本文介绍了北京地铁十号线二期17标火器营站～终点站区间及长春桥站～火器营站区间无水砂卵石地层盾构施工采取的措施.展示了无水砂卵石地层对盾构刀具的磨损情况,并讨论了刀具磨损的规律及刀具磨损与施工参数的关系.施工前对刀盘进行合理改进,施工中严格控制掘进参数,有效控制地表沉降、维持开挖面稳定,减小刀具磨损.最终使盾构顺利完成无水砂卵石地层施工,并对今后盾构在此类地层中施工提供借鉴.     

砂卵石地层盾构刀具动态磨损分析

减小盾构刀具磨损,是保证土压平衡盾构长距离掘进的重要措施.砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层,盾构在此种地层条件下掘进,盾构刀具磨损严重.采用最新动态监测装置,对北京地铁四号线四标角门北路站～北京南站区间隧道盾构刀具进行磨损监测,利用最小二乘法对监测数据进行回归分析.以刀具磨损系数为因变量,以千斤顶掘进速度v、千斤顶推力F、刀盘转速n以及刀盘扭矩T等掘进参数为自变量分别建立回归表达式,在此基础上提出掘进参数的合理选择范围,并建立刀具磨损量与掘进距离的拟合表达式,为工程实际中减小刀具磨损及预测盾构在类似地层条件下的最长掘进距离等提供理论依据.研究结论对于类似地质条件下盾构选型和实际施工有一定的指导价值.     

无水砂卵石地层盾构刀具磨损的研究

介绍北京地铁10号线二期17标火器营站-终点站区间及长春桥站-火器营站区间无水砂卵石地层盾构施工采取的措施,展示了无水砂卵石地层对盾构刀具的磨损情况,讨论了刀具磨损的规律及刀具磨损与施工参数的关系。施工前对刀盘进行合理改进,施工中严格控制掘进参数,有效控制地表沉降、维持开挖面稳定,减小刀具磨损,最终使盾构顺利完成无水砂卵石地层施工,并对今后盾构在此类地层中施工提供借鉴。     

北京砂卵石地层盾构机刀盘磨耗分析及工程措施

减小盾构机刀具磨损是保证盾构机能够长距离掘进的重要措施,对于砂卵石地层该项工作尤其受到重视。本文以北京地铁10号线石榴庄路到大红门区间盾构隧道施工为背景,依据刀盘的实际磨损情况,对盾构刀盘在砂卵石地层施工时导致刀具、刀盘磨损的因素进行了分析,给出了提高盾构刀盘耐用性的工程措施,为城市地铁盾构机长距离掘进施工提供了经验。     

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.     

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。     

富水砂卵石地层渣土改良试验研究

针对成都富水砂卵石地层,采用泡沫剂和膨润土对盾构施工中的渣土进行改良,给出了渣土改良相应指标的控制标准。通过室内坍落度试验、渗透性试验以及研发的土体磨蚀试验,分析了不同添加剂掺入比下渣土坍落度、渗透系数以及土体磨蚀系数的变化规律。结果表明,采用泡沫剂浓度3%、体积注入率15%和膨润土质量比1∶6、体积注入率15%进行渣土改良,渣土坍落度和渗透系数满足控制指标要求且土体磨蚀系数最小。最后通过刀具的磨损量验证了刀具磨损值在控制范围内。     

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。     

复合地层中盾构刀具磨损超前控制研究

通过分析国内土压平衡式盾构隧道典型工程案例,对上软下硬地层近年来的施工问题和采取的主要措施统计分析,总结出土压平衡盾构在上软下硬地层中施工关键问题及其规律。结合地层特性,针对滚刀磨损问题,提出评估上软下硬地层分布情况及盾构施工地质适应性问题的方法;同时,对盾构机掘进过程中的盾构推力、刀盘扭矩、贯入度变化监测统计,通过比推力及比扭矩指标变化实现对地质变化的预判,提出调整措施。结合实际工程,当盾构在上软下硬地层掘进时,通过评估地层分布,进行针对性的施工预判调整,能有效降低滚刀受冲击荷载的影响,避免盾构产生过快磨损,延长滚刀正常工作时的掘进距离,显著提高上软下硬地层中盾构施工效率。     

砂土区间地铁盾构施工土体参数反演及其验证

在地铁砂土区间盾构法施工过程中,由于盾构机的掘进和注浆填充对周围的土层有一定的扰动作用,该土层的力学参数产生了一定变化。现场原位试验很难准确测得土体的参数。根据工程重要性和施工的信息化要求,土体的部分力学参数需要利用施工过程中地表沉降监测数据进行位移反演得出。结合沈阳某砂土区间盾构施工监测,利用改进的遗传优化的神经网络算法对其土体参数进行反演,得出较为准确的土体参数,并将其代入数值模型中进行计算验证。结果表明,数值计算结果与监测数据基本吻合。     

无水砂卵石地层盾构施工

为降低刀具磨损、尽量减少开仓换刀,无水砂卵石地层盾构施工时,应优先选用不安装滚刀的大开口率刀盘和卵石输出能力强的无轴螺旋,大卵石含量高的地层还应考虑加装大稠度的膨润土液注入系统。宜保持低土压掘进,控制土体改良材料添加量,使卵石能随砂子经螺旋输送机排出。做好同步注浆、盾构配件等环节管理,以保持均衡连续施工。     

土压平衡盾构在砂卵石地层长距离穿越河流施工关键技术

从盾构机的改造,浆液配比试验,渣土改良等几个方面论述了土压平衡盾构隧道长距离穿越砂卵石地层并穿越河流的施工技术。在试掘进阶段对盾构掘进主要控制参数包括推进速度、刀盘推力、土仓压力、刀盘扭矩、刀盘转速、注浆参数等进行了调整。在掘进过程中严格按照试掘进阶段的参数执行。实施效果表明,完全达到了刀盘刀具的耐磨性要求,保证了盾构机在砂卵石地层中长距离穿越河流的安全。     

砂卵石地层土压力平衡盾构施工开挖面稳定及邻近建筑物影响模型试验研究

盾构技术在砂卵石地层中应用越来越多,砂卵石地层具有很强的不确定性特征,盾构施工的关键问题之一是保持开挖面稳定性及减小地面沉降。利用土压平衡盾构模型,研究北京砂卵石地层中不同埋深时邻近建筑物影响下的开挖面稳定性及地表沉降规律。试验中,分析柔性基础邻近建筑物及埋深对开挖面极限支护力和地表沉降的影响,揭示开挖面稳定性、土拱效应与极限支护力及地表沉降的关系。在邻近建筑物影响下,砂卵石地层中的支护压力呈非对称分布,且砂卵石地层中盾构推进引起的沉降值大于基于Peck公式的计算值,研究成果对砂卵石地层中盾构施工有重要的指导意义。     

不同围岩地质条件下盾构掘进效能评价方法

考虑盾构掘进过程中掘进机与围岩的耦合作用,提出反应掘进参数和地质条件综合作用的盾构掘进效能评价指标体系。将岩石磨蚀性指标K_CAI作为围岩可掘性评价指标,构建围岩可破量模型,提出适用于盾构施工的围岩可掘性分级体系。通过对盾构掘进效率研究,提出盾构掘进指数K_STI以反应盾构掘进能耗,基于对盾构施工大数据的分析,确定了不同围岩分级下掘进指数合理区间并进行分级评价。综合围岩可掘性分级和盾构掘进指数分级体系建立盾构掘进效能评价方法,并对盾构掘进效能评价划分为1~7个等级。以广州地铁3号线大石-汉溪区间的地质条件和掘进参数为例,进行了盾构掘进效能评价,验证了该效能评价方法的正确性,为盾构掘进参数的设定提供理论参考依据。     

富水砂层泥水盾构施工孔隙水压反应研究

依托长沙市南湖路湘江大型江底盾构隧道工程,对大直径泥水盾构掘进引起的富水粉细砂地层孔隙水压力反应进行了分析研究。基于孔隙水压力测试数据,分析了大直径泥水盾构在富水粉细砂地层掘进时地层孔隙水压力的分布情况及变化规律。采用ABAQUS有限元软件建立了三维流固耦合数值模型,对泥水盾构施工引起的富水粉细砂地层孔隙水压变化进行模拟计算,对比现场测试数据,验证了本文三维流固耦合数值模型的合理性;将三维流固耦合模型应用于地层不同渗透性条件下孔隙水压力反应模拟计算,分析地层注浆加固后孔隙水压力扰动规律,评价加固效果,得出富水粉细砂地层盾构施工对孔压的扰动可采取预注浆加固进行有效控制结论。