软硬不均地层复合盾构的研究及掘进技术

针对广州地铁二号线越秀公园—三元里区间的软硬不均地层的盾构施工,提出复合盾构的设计思想,并对复合盾构的功能及技术参数进行研究,分析刀盘、刀具与地质的适应性。研究复合盾构掘进模式的原理、掘进参数及模式之间的转换技术,解决了软硬不均地层的掘进难、效率低、成本高、地层变形不易控制等技术难题。为了有效地控制掘进方向和盾构姿态,分析盾构掘进方向偏差的原因,研究相应的控制方法,达到了防止管片裂损和控制错台的目的。为防止黏性地层掘进的“泥饼”现象及富水地层掘进的“喷涌”现象的发生,研究相应的渣土改良技术。通过盾尾环形间隙同步注浆技术的研究及采用可靠的技术措施,并加强施工监测,及时变更掘进参数,控制地层的变形,确保京广铁路正常运营及临近建构筑物的安全。     

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。     

南京长江漫滩区软硬不均地层盾构掘进关键技术

结合南京地铁3号线TA03标京新村站-泰冯路站区间土压盾构施工工程实例,通过分析土压盾构在长江漫滩区软土和软硬不均地层的施工重难点及掘进应对措施,最大限度防止地表沉降、结泥饼和喷涌及降低刀盘异常磨损来提高掘进效率、降低施工成本,为后续在类似典型地层中盾构施工提供借鉴和参考。     

盾构穿越软硬不均地层技术研究

随着盾构法施工技术在我国城市地铁的发展,盾构法越来越多的应用到各种复合地层中,文章以深圳地铁5号线5301标段前海湾~临海站盾构区间为工程实例,介绍了城市地铁中软硬不均地层的盾构法施工技术,对施工过程中刀具磨损、盾构轴线偏移、地面沉降等施工难点作了分析,提出了解决方法,同时对类似工程有一定的借鉴作用。     

软硬不均地层盾构滚刀受力特性研究

针对软硬不均地层条件下,盾构刀具异常损坏严重的问题,基于理论分析,结合开展滚刀软硬不均地层破岩机理实验的方法,探索软硬不均地层条件下滚刀受力特性。从刀具受力变化规律入手,以优化刀具受力状态为目标,从定性的角度,指导软硬不均地层条件下盾构刀盘转速、推进速度等参数的选择,以提高刀具使用寿命,减少刀具因受力冲击而造成的异常损坏。     

软硬不均地层盾构施工技术研究及地层扰动影响分析

在盾构隧道施工中,软硬不均地层会对盾构掘进产生不利的影响,严重时会造成地表沉降等风险的发生.本文依托长沙地铁某盾构区间工程实践,针对软硬不均地层盾构施工控制技术进行研究,首先介绍了软硬不均地层盾构刀盘刀具选型,并基于理论分析与现场实测数据分析了地层渐进性扰动引起的地层塌陷原因.结果表明软硬不均地层盾构掘进过程中地表沉陷...     

泥水复合盾构过软硬不均地层关键技术研究及应用

根据台山核电站取水隧洞采用9.03m泥水复合式盾构开挖工程的实际情况,采用水下爆破的方法将岩体爆碎为30cm以下的碎块,为了满足盾构掘进过程中保压和防止地层塌陷,采用改进的袖阀管注浆工艺将爆破松动地层进行注浆加固。在爆破和注浆成孔过程中,经过研究采用多种钻机交替施工、双重套管配合使用的新颖施工方法。爆破后按爆破孔数的3%进行了取芯验证,碎块的直径最大为25cm左右。通过上述一系列的技术措施,盾构顺利通过软硬不均段地层,为类似工程提供了宝贵的经验。     

软硬不均地层中盾构施工引起的地层隆沉预测

将刚度当层法与Mindlin基本解相结合提出双层弹性体系下盾构施工引起地层隆沉的计算方法,该计算方法可以同时考虑开挖面处不平衡力、盾壳–土体间摩擦力、盾尾同步注浆压力、二次补偿注浆压力、施工期间地层附加荷载及地层损失6个施工因素对地层隆沉的贡献,同时可以反映上下地层刚度差异对地层隆沉的影响。研究发现,当盾构浅埋时,其在上下刚度不均地层中掘进引起的地表隆沉与其在单一软或单一硬地层中掘进引起的隆沉差别较大;当盾构埋深逐渐增大时,这个值逐渐接近盾构在单一软地层及单一硬地层中掘进引起隆沉的平均值,此外研究发现,二次注浆范围从全断面至未注浆变化时,地层的隆起值先增大后减小最后变为0,当注浆范围为上半断面时,注浆补偿效果最好。从京张高铁清华园隧道的实测数据与理论计算对比分析可以发现:提出的双地层模型可以较好地反映开挖面前方地表的隆起及开挖面后方先沉降后隆起再稳定的规律,且比基于单一地层模型采用加权平均法计算得到的隆沉值更接近实测值,计算误差可减小11.08%。研究成果可为盾构在单一地层及软硬不均双层地层中施工引起的地层隆沉的预测提供理论指导。     

泥水盾构分流采石系统在苏埃通道工程应用研究

通过对15m超大直径海底隧道典型地质描述,总结该盾构区间段地质特点,在泥水环流系统增设了分流器和采石箱。根据地质情况分析了分流器和采石箱的地质适用性,并对两个装置应用效果和地质适用性进行了对比性分析。分流器和采石箱的针对性研究有利于复杂地层泥水盾构顺利出渣,提高掘进效率。     

复合地层泥水盾构掘进参数相关性研究

以南昌市轨道交通4号线在建泥水盾构过江隧道为工程依托,对安丰站—东新站区段泥水平衡盾构掘进穿越不同地层时主要掘进参数的演化规律展开研究,探讨4项主要盾构掘进参数之间的相关性,对盾构总推力、刀盘扭矩、掘进速度以及刀盘转速之间的相关性进行对比分析,最终可以推导出以中风化泥质粉砂岩为主的复合地层条件下泥水平衡盾构掘进参数与不同地层的关系模型,通过一系列现场实时数据对比并进行统计分析,可以发现:掘进速度与盾构总推力和刀盘扭矩呈弱线性相关性;刀盘扭矩和盾构总推力呈弱线性相关性;刀盘转速与掘进速度之间参数取值不存在明显的相关性。     

复合地层大直径盾构掘进参数研究

为了揭示盾构掘进参数（总推力、螺旋输送机转速、掘进速度、土舱压力等）之间的本质,依托成都轨道交通19号线,采用理论分析方法通过构建控制盾构开挖面稳定的数学物理状态模型,推导EPB盾构掘进时的静力平衡方程和盾构渣土质量守恒方程,进而获得大直径盾构穿越砂卵石–泥岩复合地层过程中分别处于延迟推进、土压力平衡以及超前推进等状态下的总平衡方程,并由此提出了适合成都轨道交通19号线砂卵石–泥岩复合地层大直径盾构掘进参数的取值范围。现场监测结果表明,依据总平衡方程所确定的复合地层大直径盾构掘进参数既可保证大直径盾构高速度掘进,也可有效控制受影响区域内的地表和既有建（构）筑物的沉降变形。研究成果可为类似复合地层大直径盾构的掘进参数选取提供理论参考。     

软硬不均地层盾构下穿既有隧道近接施工影响特性研究

随着城市轨道交通的快速发展,对地下空间的利用也越来越充分,新建地铁线路不可避免地要近接既有结构进行施工,常常造成新建及既有结构物受力复杂、既有结构变形过大等问题;对于软硬不均地层条件,该类问题更为显著。文章以深圳地铁7号线在软硬不均地层条件下下穿既有1号线及上部过街通道为工程背景,通过建立三维数值仿真模型对盾构下穿既有线路及其附属设施的影响进行分析,研究结果揭示了新建地铁线路正交下穿既有盾构隧道近接施工时,既有隧道上方地表及过街通道沉降、既有隧道二次变形的时空分布规律,并据此提出了针对性的掘进控制措施。     

汕头苏埃通道盾构隧道方案浅析

在概述苏埃通道工程背景和技术标准的基础上，从隧道断面方案、管片构造及纵断面设计等方面进行了两管盾构和三管盾构方案的比选并给出了相关施工建议。     

复合地层盾构掘进滚刀荷载试验研究

为了探究复合地层盾构掘进时滚刀的荷载与开挖面岩石强度、切削速度、刀圈贯入度之间的关系以及滚刀在不同地层界面处的受力特征,开展了复合地层盾构滚刀掘进试验,采用原型滚刀分工况对多种材料组成的开挖面模型进行掘进试验,同时采集滚刀的荷载数据。研究结果表明：滚刀在依次切削粉质黏土、M2.5水泥砂浆、C15混凝土与C30混凝土时的荷载整体上呈阶梯上升的趋势,并始终处于波动状态;滚刀的荷载会随刀间距的增大有一定程度的增大,但增幅较小;滚刀在切削不同材料时的荷载随刀圈贯入度的增大呈近似的线性增大趋势,当切削脆性材料时该规律尤为明显;较大的材料刚度和滚刀贯入度使得被切材料发生更大的弹性变形,从而使得滚刀对材料做功以及材料破碎时的能量释放量都较大,造成滚刀荷载的波动幅度也有一定程度的增大;当刀盘转速增大时,滚刀荷载也呈增大趋势,增大幅度会随着刀盘转速的增大逐渐趋缓,其原因是切削速率的增大造成被切材料动态强度增大。     

复合地层双模盾构适应性及掘进参数研究

依托南宁市轨道交通5号线五一立交站—新秀公园站区间隧道工程,论述了土压–泥水双模盾构的选型依据,基于区间右线双模盾构及左线泥水盾构的现场掘进试验数据,详细对比分析不同地质段和不同模式段的掘进参数变化及能源消耗情况,得出相比于单模式盾构,双模盾构在复合地层条件下的适应性。研究结果表明:始发段由粉土、粉细砂与圆砾组成的复合地层中采用的泥水平衡模式严格控制地面沉降,在过江段所在的全断面粉砂质泥岩和泥质粉砂岩复合地层中,土压模式有效规避了泥水盾构易固结泥饼的风险;掘进速率方面,右线双模盾构相对于左线掘进速率增幅达181.44%;能源消耗方面,右线双模盾构的盾尾油脂消耗、水消耗及电消耗较左线分别减少了7.87%,30.32%,30.64%。     

复合地层双模盾构适应性及掘进参数研究

依托南宁市轨道交通5号线五一立交站—新秀公园站区间隧道工程,论述了土压-泥水双模盾构的选型依据,基于区间右线双模盾构及左线泥水盾构的现场掘进试验数据,详细对比分析不同地质段和不同模式段的掘进参数变化及能源消耗情况,得出相比于单模式盾构,双模盾构在复合地层条件下的适应性.研究结果表明:始发段由粉土、粉细砂与圆砾组成的复合...     

软硬不均地层盾构法施工技术措施

针对复杂的地质条件、技术难度较大、施工风险突出的工程特点，指出采用盾构法施工应当制定完善的施工方案，并对施工过程进行实时监测和动态管理，从而保证了掘进过程的安全平稳进行以及工具设备的经济有效使用。     

复合地层盾构掘进参数及其与地层相关性分析

盾构掘进参数在复合地层中比在单一地层中的变化更为复杂,不同地层条件下掘进参数差异性很大。为了研究复合地层中盾构掘进参数与地层的相关性,本文以深圳地铁11号线车公庙站~红树湾站和南山站~前海湾站两个区间Φ7m复合式土压平衡盾构施工为背景,针对区间典型地段的不同地层,采用数理统计方法分析了5个关键盾构掘进参数与6种主要地层的相关性。结果表明：不同地层中的总推力的平均值差异不大,为1320.94~1697.33t,但硬岩地层中总推力的波动性最大,最小值为789.38t,最大值达到1994.52t|不同地层中的推进速度的平均值差距较大,其中在花岗岩差异风化和硬岩地层中推进速度平均值最低,约为20mm/min|硬岩中的刀盘扭矩的平均值明显高于其他地层,最高可达5倍,而其余地层差距不大,平均值为608.93~822.27kN·m|各地层中刀盘转速的离散性较小,平均值差异不大,为1.5~1.9r/min|不同地层中贯入度的平均值差距较大,最高可达40mm/r,花岗岩差异风化和硬岩地层中最低,约为12mm/r。本文研究成果可为同类型盾构在复合地层条件下掘进参数的选取和优化提供指导。     

成都粘土卵石地层盾构掘进参数统计分析

粘土卵石地层的盾构施工实例在国内比较少,相关的经验和可借鉴的资料也较少,因此对这种地层的盾构掘进参数进行统计分析具有十分重要的意义。本文介绍了海瑞克Φ6250型土压平衡盾构在成都地铁粘土卵石地层中掘进参数,供同行参考。     

复合地层盾构掘进参数选择与过程控制

根据广州地铁四号线仑头～大学城区间隧道的工程地质和水文地质条件,结合海瑞克土压平衡式盾构的性能特点,以右线始发端500m的复合地层条件为例,说明盾构掘进参数的选择及过程控制。