超大直径盾构液压推进系统的动态特性研究

以南京纬三路过江隧道施工中所用的超大型泥水气压平衡复合式盾构天和一号的液压推进系统为研究对象,分析了其液压推进系统原理,并分别对推进系统的液压缸和各种控制阀组构建数学模型,推导出了电液控制系统的传递函数,然后从理论仿真和室内实验对系统的动态特性进行研究。     

角度超大直径泥水盾构始发关键技术

超大直径盾构始发是整个隧道成功的关键因素之一。论文结合南京和燕路过江通道工程实例,详细阐述富水粉细砂层浅覆土,角度始发准备流程及关键技术措施,可供类似工程借鉴。     

超大直径泥水盾构下穿机场飞行区稳定性浅析

机场飞行区段地面沉降的控制标准很高,为保障超大直径盾构下穿飞行区期间稳定性控制,在盾构机设计方面及掘进过程中采取各种技术措施,确保盾构安全顺利下穿机场飞行区。本文介绍了白云机场T3交通枢纽轨道交通预留工程广珠（澳）盾构区间采用一台超大直径泥水平衡盾构机（φ14.31m）。大直径盾构掘进对周围土体扰动、不同埋深对机场飞行区地表沉降影响进行了分析和研究,保障下穿期间安全及地表的稳定,为大直径盾构隧道下穿机场飞行区的设计及施工等提供了有效的依据及相关技术标准。为防止盾构下穿沉降超过控制范围,需要通过技术手段控制地表沉降值,并对比现场施工情况与监测数据,得出以下结论：（1）通过径向孔空隙填充盾尾浆液的方式进行,在掺入比达到130%,继续增加浆液掺入比沉降控制效果已不太明显;（2）盾构下穿上软下硬的地层地表沉降值大小与坡度及埋深成正比;（3）二次补浆,能严格满足地面沉降控制与隧道成型质量要求。     

超大直径泥水盾构施工风险防控方法研究

超大直径盾构施工技术以其安全、高效的特点,在长大隧道施工中得到越来越广泛的应用。但在穿越复杂地层掘进施工时,仍面临多项施工风险。针对苏埃通道越海隧道工程的特点和施工难点,总结了超大直径泥水盾构在施工中存在的主要风险,具体表现在始发风险、软硬不均地层刀具配置风险以及开挖面失稳风险等。通过开展岩机作用机理试验、始发相关参数模拟与分析试验、开挖面稳定性数值试验等,提出大直径泥水盾构施工中存在主要风险的解决办法,对提高施工现场的掘进效率和减少施工事故具有重要意义。     

超大直径泥水盾构施工难点与关键技术总结

超大直径泥水平衡盾构技术在工程中得到越来越多的应用,但在穿越复杂地层掘进施工时,仍面临多项科学技术难题。通过南京长江隧道、扬州瘦西湖隧道和武汉地铁8号线越江隧道工程,针对工程特点和施工难点,总结了超大直径泥水盾构隧道穿越诸如淤泥质粉质粘土、硬塑膨胀性粘土、粉细砂与砾砂(岩)复合等复杂地层时的关键技术,主要包括:超浅覆土始发、掘进和接收技术,泥水平衡盾构机膨胀土地层适应性改造技术,刀盘刀具严重磨损后常压下刀具更换技术,全断面黏土地层高效环流及出渣技术,硬塑粘性土地层的盾构施工技术与开挖面稳定性控制技术,4.2 bar高压气环境下动火焊接技术,江中高水压、超薄强透水地层长距离掘进技术,大直径盾构轴线控制与小半径曲线精准接收技术,超大型管片高精度预制技术和双层大直径隧道内部结构快速施工技术等,对推动我国超大直径泥水盾构技术的发展具有重要的参考价值和指导意义。     

超大直径泥水盾构盾体加工工艺研究

直径大于15m的超大直径盾构盾体存在运输、吊装及焊接变形等诸多问题,以深圳市某隧道工程?15.80m超大直径泥水盾构为背景,分析了大直径盾构盾体制造过程中的技术难点,并针对这些问题提出了径向分块,轴线分段的整体设计方案。同时根据总体方案而引出的盾体圆度难控制及分块之间法兰板后加工成本高等具体难题进行研究,本文通过了合理的加工顺序及焊接工艺控制方法,减小焊接变形,控制盾体的整体圆度及焊后法兰板产生间隙,从而实现了大直径盾体的低成本高质量制作。     

超大直径泥水盾构排浆管磨损研究

为研究泥水盾构环流系统排浆管磨损规律,根据环流系统实际工况确定计算参数,采用流固耦合方法建立了包含磨损效应的排浆管内携渣泥浆运动数值计算模型.通过模拟排浆管直管段、弯管段等特征位置携渣泥浆不同流向运动过程,揭示了渣土颗粒运动特征和管壁磨损分布规律.     

超大直径泥水平衡盾构管片施工质量控制

以南京建宁西路长江隧道超大直径泥水平衡盾构施工为例,从管片钢筋加工及安装、管片混凝土质量控制、管片养护、管片模具精度控制、管片预制质量控制指标对盾构管片在生产质量控制要点进行分析,同时从管片运输及吊装、管片安装控制要点、壁后注浆控制对拼装过程中质量控制的要点进行总结。     

φ9.04m泥水气平衡盾构推进液压系统设计

介绍了国家"863"高技术研究发展计划资助项目φ9.04m泥水气平衡盾构推进液压系统的设计计算。为了降低成本,减小控制复杂程度,保证盾构沿着设计路线准确地向前推进,系统液压缸采用分区控制;为了满足实际工作的需要,采用比例减压阀控制;推进系统采用负载敏感控制技术的节能设计。     

超大直径泥水盾构管片上浮原因分析及对策

在工程实践中,超大直径盾构掘进面临诸多技术难点与挑战,尤其是刚脱离盾构的管片上浮问题成为超大直径盾构隧道施工技术发展的障碍之一。以深圳某超大直径隧道工程为例,针对管片上浮的原因（如：地质条件、设备因素、盾构注浆、姿态控制和受力情况等）进行分析探讨。为解决盾构管片上浮问题,首先,施工前要综合考虑隧道地质水文条件及周边环境,优化隧道轴线设计、盾构机合理选型及完善设备本身各项针对性措施;然后,提出控制盾构掘进速度与盾构姿态,并保证管片衬背环形建筑空间填充饱满度和同步注浆效果的总体原则;最后,结合现场掘进情况总结出“掘4注2”的二次注浆方式,同时,利用盾构机径向注浆孔向盾壳外注入衡盾泥、克泥效等填充物,及时形成阻水环等措施。为类似工程条件下超大直径盾构管片上浮有效控制提供一定的借鉴与参考价值。     

超大直径泥水盾构隧道抗浮原理及措施综述

管片上浮是大直径盾构隧道关键技术控制点,管片上浮的控制是确保隧道线形符合设计要求的关键。主要对隧道管片的受力、注浆浆液、盾构姿态、掘进速度等进行了管片上浮分析,并提出相关技术措施,为类似工程提供参考。     

超大直径双线泥水盾构施工的三维数值模拟

以上海长江西路隧道工程为背景,基于适合软土的修正剑桥模型并综合考虑盾构开挖、开挖面泥水压力、盾尾注浆以及盾壳刚度和坡度等因素,建立单台超大直径(=15.43m)泥水盾构往返推进的三维有限元模型。分析不同施工步、不同泥水压力下北线盾构施工对地表沉降以及新建南线隧道的横向位移影响。通过数据分析发现,盾构返回推进时的地表位移规律明显区别于单条隧道施工的情况;盾构的反向推进会造成已建隧道管片的挤压变形以及顺指针的旋转;返回推进时,泥水压力的不同取值对已建隧道的横向位移影响显著。根据数值分析结果提出相应的施工建议:盾构返回施工时适当减小泥水压力;密切监控盾构返回推进时切口断面后1倍刀盘直径范围内已建隧道管片的变形量。     

超大直径泥水盾构掘进对土体的扰动研究

 依托南京长江超大直径泥水盾构隧道工程,通过在始发试验段埋设地表沉降观测点、测斜管、土压计力及孔隙水压力计,进行相应项目的试验。研究泥水平衡盾构掘进各阶段对土体的扰动机制、扰动规律、影响范围以及影响程度。分析得出应力扰动度与距离之间的相关关系,在此基础上计算出盾构推进对土体的显著应力扰动区域(应力扰动度≥5%)为盾构外侧16 m(约一倍洞径)。建立切口压力、同步注浆压力与地表沉降之间的数学模型,进一步修正Peck公式,使之能更好地预估泥水盾构掘进引起的地表沉降。最后结合盾构掘进参数,探究减小土体扰动的措施。     

超大直径泥水盾构施工参数的调控策略研究

超大直径泥水盾构的施工参数是地面沉降的决定性因素,但现有文献较少区分各参数的主、被动变化关系,也缺乏指导工程实践的调控方法。本文基于盾构掘进引起的地层阶段性变形机理,结合盾构隧道工程实例,梳理了盾构施工的主动控制参数和被动调整参数,总结了气泡舱压力、推进速度、刀盘转速、同步注浆量和注浆压力等主动控制参数的一般性调控策略。研究表明,气泡舱压力的监测值与隧道轴线埋深的线性关系明显,进、排泥流量差与推进速度的正相关性明显;推进速度一般为20~40mm/min,推进油压使用不超过额定油压的70%;刀盘转速通常设定为0.8~1.2r/min,同时确保刀盘扭矩控制在其额定扭矩的65%以内;同步注浆采用注浆压力和注浆量"双控"模式,正常推进状态的注浆率为110%~130%,注浆压力一般为0.30~0.85MPa。     

海域含孤石地层超大直径泥水盾构始发关键技术研究

汕头海湾隧道工程采用15m级超大直径泥水盾构施工,克服了含孤石地层对工程在浅覆土地表沉降控制,高强度孤石处理方式,盾构刀具配置与应用,高压力差下的洞门密封设置及大跨度、高强度与刚度反力架设计等方面带来的诸多难题。结合汕头海湾隧道工程建设条件及盾构掘进情况,总结了工程在端头加固、孤石处理、洞门密封设置、反力架设计等方面的成功经验,并分析研究了刮刀安装螺栓受力及失效原因,在此基础上对盾构在含孤石地层始发时的工序、刀具配置方面提出参考建议。     

超大直径泥水盾构在砂土中的开挖面稳定性分析

超大直径泥水盾构近年来在国内外得到越来越多的应用,其开挖面的稳定性受到高度关注,而泥水支护压力控制则是保证开挖面稳定的关键。对超大直径盾构在砂土地层中的开挖面稳定性进行三维数值分析,重点研究在不同摩擦角下开挖面的失稳模式和极限支护压力,揭示了由泥水容重导致的支护压力不均匀分布对于预测结果的重要性。同时,还将三维数值模拟结果与基于极限平衡理论的楔形体模型进行对比,指出楔形体模型对于分析超大直径盾构开挖面稳定性的局限性。本项研究可为超大直径盾构在砂土中掘进时合理确定泥水支护压力和保持开挖面稳定提供参考。     

超大直径泥水盾构下穿围堰堰堤沉降规律分析

为掌握汕头苏埃通道大直径泥水盾构穿越围堰的变形规律,分析围堰所处地质情况、结构设计与变形情况,得出大直径泥水盾构施工围堰的超前沉降量主要集中在刀盘距测点1倍洞径范围;东线掘进速度快、注浆量小,西线掘进速度慢、注浆量大,使东线通过和脱出盾尾后的沉降占沉降总量比例小于西线,后续沉降量占总沉降量的比例大于西线;围堰处地层经过...     

超大直径泥水平衡盾构隧道抗浮结构试验研究

超大直径盾构隧道衬砌在同步注浆浆液中上浮是其施工时必须关注的问题,而现行阶段还未对此有合适的计算理论和计算方法。文章以上海长江隧道工程为研究背景,利用1∶1衬砌水平整环错缝结构进行试验,对上浮问题进行研究。研究表明,同步注浆7天后的强度可基本达到周边土体强度。采用衬砌整环试验方式对盾构隧道衬砌抗浮性能进行试验研究,能较好地模拟衬砌结构的受力特征,试验确定了刚度折减系数取值和管片环间螺栓抵抗能力,利用弹性地基梁模型对大直径盾构隧道上浮问题进行计算,并与试验结果进行了对比。研究成果为此类大直径盾构隧道浅覆土段施工和设计提供了依据。     

超大直径泥水平衡盾构施工时建筑物保护技术研究

通过分析泥水平衡盾构施工引起地表沉降的机理,并结合超大直径泥水平衡盾构施工实例,从切口压力、泥水指标控制及同步注浆管理等方面探讨超大直径泥水平衡盾构施工建筑物沉降的控制技术.结果表明,通过合理的设定盾构推进切口压力,重浆循环模式,采用“双控”同步注浆模式,有效地控制了建筑物沉降,并且房屋不均匀沉降系数满足房屋保护要求.