软土地区可拆解盾构机掘进参数稳定性分析

可拆解盾构掘进稳定性是保证隧道安全的一道重要防线,盾构施工参数在掘进过程中保持稳定是保证盾构安全掘进的一个基准。以宁波轨道交通4号线可拆解盾构研发及应用为背景,阐述可拆解盾构控制土压的工作原理及施工参数的取值,并对可拆解盾构掘进参数的稳定性进行实测分析,结果表明：可拆解盾构的掘进速度维持在4～8 cm/min,土压力大小为0.2～0.3 MPa,推力大小为14 200～15 800 kN,刀盘扭矩为1 350～1 550 kN·m,出土量为37.2～37.8 m³/环,注浆量约为2.4～4 m³/环,各参数大小均稳定在某个区间,施工参数无异常值,验证了可拆解盾构施工方法的可行性。     

富水砂层曲线段与直线段掘进参数的分析

盾构始发是盾构法隧道施工过程中最为关键的环节，也是高风险的环节，尤其是曲线段始发，给现场施工增加了一定难度和风险，曲线段掘进参数控制的合理性至关重要。以某出入段线盾构段为背景，通过统计、梳理区间左右线盾构在曲线段和直线掘进时的盾构姿态及重要参数，并进行了数据分析和对比。总结了盾构在曲线段掘进过程中姿态偏差大、控制难的原因及应对措施，提出了盾构在曲线段始发掘进过程中各掘进参数的合理范围。研究表明在富水砂层地层中，埋深约15m时，曲线段推进速度宜控制在30～35mm/min，进入直线段后宜控制在45～55mm/min，刀盘扭矩均宜控制在2500～3000kN·m，总推力控制在1800～2000t，刀盘转速宜控制在1.0～1.2r/min，土压力宜控制在1.4～1.8bar，能为后续同类地层盾构施工提供有利参考。     

土压平衡盾构掘进软弱土层施工参数研究

以某供水管道工程土压平衡盾构施工为背景,基于测试数据研究土压平衡盾构在软弱土层中掘进参数及控制措施。现场情况表明:通过盾构掘进控制措施及参数动态调整,使得盾构土仓压力、刀盘扭矩、掘进速度、出土量、渣土改良剂添加比、注浆压力和注浆量分别控制在120～170kPa,450～500kN·m,30～40mm/min,45～50m3/环,20%～25%,0. 25～0. 40MPa,4. 34～6. 01m~3/环时,能够使土压平衡盾构较好地适应淤泥质软弱土层。分析结果可作为土压平衡盾构在淤泥质软弱土层中掘进参考。     

新型泡沫剂在土压平衡盾构施工中的研究与应用

针对土压平衡盾构在砾砂地层掘进过程中,土体塑流性差,刀盘及螺旋输送机磨损严重,开挖面平衡不易保持等问题,开发了一种土压平衡盾构用新型泡沫剂,以北京地铁16#线西苑站~万泉河桥站区间砾砂地层土压平衡盾构施工为案例,对新型泡沫剂改良砾砂地层的塑流性进行了室内试验研究,得出含水率为5%~12.5%,泡沫掺量为20%~40%时,土体塑流性良好。利用该泡沫剂进行了盾构掘进试验,改良后刀盘上土压力主要集中在0.45~0.55 MPa,扭矩在3000~3750 kN/m,掘进速度在35~45 mm/min之间,结果显示,新型泡沫剂能满足施工需求,大大提高了掘进效率。     

黏土地层盾构掘进速度对地表沉降影响研究

对盾构掘进速度的控制是盾构施工控制的重要环节,但针对盾构掘进速度与地表沉降关系的研究较少,文章以常州地铁2号线盾构区间施工为背景,分析了常州黏土地层下盾构掘进速度对表沉降的影响特点。通过对其地表监测数据的整理分析,结合盾构掘进施工日志,提出一种可对同步注浆、二次注浆、土舱压力、盾构掘进速度等进行定量分析的数值模拟方法,设计模拟工况对盾构全过程进行模拟研究,得到STEP计算步数与盾构掘进速度之间的对应关系,建立常州黏土地层下盾构掘进施工的掘进速度造成地表沉降预测曲线。研究结果表明：掘进速度较快时其造成的地表沉降更小,且当掘进速度在20～50mm/min时利用数值模拟得到黏土地层下掘进速度v—地表沉降h关系的预测曲线：h=6.5/{1+86.2［(v-19.5)/27842.7］0.464},其预测效果较好。     

盾构近距离侧穿团结渠桥桩风险控制技术

以北京地铁16号线工程土建施工04合同段屯佃站～屯永区间盾构接收井盾构区间下穿团结渠及侧穿团结渠桥桩为例,针对盾构近距离侧穿团结渠桥桩风险控制进行研究,采用设定试验段的方法,总结盾构近距离侧穿桥桩时掘进参数,建立土压平衡,控制出土量,保证土舱压力,控制同步注浆压力、注浆量与掘进速度的协同作用,确保管片壁后的空隙充满,减小隧道围岩径缩、地层沉降。并采取径向注浆加固措施,确保盾构稳定、匀速通过团结渠及团结渠桥。同时对团结渠及周边地表进行实时监测,保证了团结渠桥的安全稳定。     

泥质粉砂岩地层泥水盾构掘进参数变化规律及关联性分析

以南昌市轨道交通1号线某区间隧道内具有代表性地层的泥水盾构掘进参数为研究对象,在对泥水盾构总推力、刀盘扭矩及转速、掘进速度及泥水仓水土压力等与地层因素紧密关联的相关参数进行统计分析的基础上,重点研究了掘进参数沿区间纵向变化规律,进而确定了泥质粉砂岩地层条件下的盾构掘进参数合理控制范围。同时对刀盘扭矩与总推力、掘进速度与刀盘转速、刀盘扭矩与掘进速度等相互之间的关联性进行了分析,最终推导出了泥质粉砂岩条件下的泥水盾构掘进速度及刀盘扭矩的回归数学模型。通过数据对比表明,泥水盾构在中(微)风化地层段施工过程中实测数据与拟合值比较吻合,即所设计的预测模型能够满足工程所需精度。     

富水粉砂层盾构越江施工参数优化研究

以南通地铁西集区间盾构下穿九圩港河项目为依托，对土压平衡盾构穿越(3) 2富水粉砂层时的施工参数进行优化研究。通过对试验段的土舱压力、总推力、掘进速度、同步注浆量等掘进参数的优化调整，完成了左、右线的穿越，获得了全过程掘进参数，根据穿越施工效果，提出了下穿九圩港河富水粉砂层盾构隧道施工参数的优化值，可以为类似地层地铁越江隧道施工提供借鉴。     

基于盾构机掘进参数对地表沉降影响敏感度的风险分析

为了研究软土地区土压平衡盾构机在穿越重要区域过程中,不同掘进参数影响下的地表沉降能否满足变形控制标准,针对建国道站至天津站站盾构掘进工程,分析盾构掘进参数与掘进速度的关系,并建立基于所确定的盾构掘进参数的三维有限元模型,分析对周围地层沉降的影响规律,通过空旷场地下的实测结果对数值分析进行验证。在此基础上,针对各参数在正常施工范围内的波动对地表沉降影响的敏感度进行分析,最后以盾构掘进过程中的关键掘进参数为底事件建立风险故障树并进行定量的风险评估。研究结果表明:盾构掘进速度不同时,各掘进关键参数的取值范围不同,各掘进参数之间具有一定的相关性;盾构机以接近30 mm/min的速度正常掘进的前提下,得出对地表沉降影响敏感度及风险值的致险因子排序,从而可对盾构掘进引起变形的精细化控制提供参考。     

西安地铁某区间土压平衡盾构掘进全断面砂层施工参数研究

以西安地铁4号线凤城九路站—凤城十二路站区间土压平衡盾构施工为背景,基于测试数据研究了土压平衡盾构在砂层中掘进参数及控制措施。现场情况表明:通过动态调整参数及渣土改良,使得盾构刀盘扭矩、掘进速度、出土量、注浆压力和注浆量分别控制在3 500~4 500k N·m,40mm/min,50~55m3,0.2~0.4MPa,4.86~6m3/环时,能够使土压平衡盾构较好地适应砂层。     

青岛地铁二号线双护盾TBM施工掘进参数统计分析

TBM在施工过程中,掘进参数在不同的地层中具有不同的分布规律,不同地层中应合理选择掘进参数以满足施工进度与质量的要求。文章在收集和整理青岛地铁二号线泰山路站-利津路站区间的地质资料和实测双护盾TBM掘进参数的基础上,对总推力、刀盘扭矩、掘进速度、贯入度、转速等掘进参数进行统计分析,并对TBM施工掘进参数之间,掘进参数与岩石单轴饱和抗压强度进行回归拟合分析。通过分析,提出青岛地铁花岗岩地层优化的掘进参数;提出以评定岩石坚硬程度的单轴饱和抗压强度为评定指标,用以估算青岛地铁不同地层的掘进参数、工期,为今后类似工程提供参考。     

青岛地铁某盾构掘进中地面塌陷事故分析

目前土压平衡盾构因其安全性高、施工速度快等特点已被广泛的应用在城市地铁隧道中,施工中经常发生进土量与出土量不平衡导致地表沉降超标甚至塌陷的问题。文中通过研究螺旋机转速和推进速度的匹配关系,来达到控制出土量的目的,首先总结了进土量和出土量的计算公式;然后利用渣土的切线变形模量概念,研究了土仓压力增量与盾构推进速度和螺旋输送机转速的关系模型,最后利用该模型及青岛地铁盾构施工监测平台分析了青岛地铁某盾构区间掘进过程中发生的塌陷事故,研究发现计算的超出土方量与塌坑的体积基本相符,后续盾构稳定掘进时,推进速度应控制在34～55mm/min之间,为同类型盾构施工提供了一定的理论指导。     

盾构穿越既有线铁路变形控制技术

武汉某地铁区间隧道施工过程中须穿越既有线铁路路基及铁路站场,在土压平衡盾构的施工中,既有线铁路轨道沉降及位移难以控制,盾构穿越既有线时若保护措施不到位,极易导致轨道沉降、变形、脱轨等风险,造成既有线停运。针对盾构在该地区该地层穿越既有线铁路的掘进参数、沉降控制观测资料进行分析,总结在该地层城市轨道交通盾构法施工条件下既有线铁路位移及变形规律,提出对土仓压力、掘进速度、总推力、出渣量、刀盘转速和扭矩、注浆压力和注浆量、渣土改良效果7个管理指标进行掘进控制管理,有效地控制地表沉降,保证既有线铁路地安全运行,为盾构掘进过程中穿越既有线铁路施工积累了宝贵的经验。     

新建轨道线区间隧道下穿既有线路变形影响分析

以武汉新建轨道交通12号线盾构区间下穿既有2号线长～汉盾构区间为工程背景,采用三维数值模拟分析新建线路施工对既有轨道交通变形的影响。研究结果表明：盾构掘进施工对既有结构及线路影响较小,盾构隧道贯通后区间结构最大竖向位移为–4.96 mm,最大水平位移为0.309 mm,2号线盾构区间累计最大沉降量为–2.86 mm,区间结构变形量和沉降量在相关规范控制范围内,满足区间安全运营要求。通过设计上加强管片配筋、增加注浆孔,隧道施工中加强掘进参数控制和及时同步注浆,加强二次注浆,同时对2号线长港路站—汉口火车站区间设置监测点,指导施工,保证地铁安全运营。     

不同地层条件泥水盾构掘进参数演化规律研究

依托南昌市轨道交通4号线(安丰站—东新站)在建泥水盾构过江隧道工程,研究泥水盾构掘进穿越不同地层时主要掘进参数的演化规律,并探讨各项盾构掘进参数之间的相关性。首先通过数理统计的方法对泥水盾构施工过程中的总推力、刀盘扭矩、掘进速度以及刀盘转速进行统计分析,着重研究掘进参数沿区间隧道纵向不同地层中的变化规律,说明盾构掘进机器参数与地层有关且在中风化泥质粉砂岩中最稳定。     

无锡地铁盾构区间下穿京杭大运河技术研究

结合无锡地铁2号线11标大王基站—梁溪大桥站区间盾构机下穿京杭大运河的施工经验,从盾构掘进参数选择入手,分析了盾构机过河的重难点,并提出了相应的措施,包括采取控制土仓压力值、掘进速度、刀盘转速、出土量、同步注浆量、二次注浆以及各项措施完成盾构推进,为同类工程施工提供了参考。     

富水砂卵石地层V形坡隧道土压平衡盾构施工掘进参数分析

文章以成都轨道交通9号线某V形坡盾构区间隧道为例,考虑V形坡的影响,对盾构施工掘进参数进行统计分析,得出掘进推力、土仓压力、刀盘扭矩和掘进速度在V形坡影响下的变化趋势.并进一步进行掘进参数间相关性分析,得出掘进速度受地质情况、刀盘扭矩、土仓压力和掘进推力等因素影响的结论,提出符合该地层条件下的掘进参数优化建议,为类似工...     

盾构施工参数对地表沉降影响程度分析

以北京地铁新机场线盾构施工为背景,通过对地表沉降数据与Peck公式相结合进行拟合,表明了Peck公式在北京地铁新机场线的适用性,同时得出该盾构区间沉降槽宽度参数K和地层损失率V1的参考范围,并利用灰色关联法对4个施工参数进行分析,最终得出在盾构推进过程中各项参数对地表沉降的影响程度。其大小为:土仓压力>刀盘扭矩>同步注浆量>掘进速度。该研究结果可为类似工程的盾构掘进提供合理化的参数设定和控制地表沉降借鉴。     

复合式TBM快速掘进技术研究

该文分析地质围岩情况、掘进参数与掘进速度的关系,同时讨论了如何通过调整掘进参数和采用其他相关措施以实现在某隧道区间内提高掘进速度,缩短工期,节约施工成本,为以后的复合式TBM快速掘进提供参考。     

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。