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。     

盾构刀盘设计综述

最近十年来,泥水盾构和土压平衡盾构得到了快速发展和广泛应用.通过对开挖面进行可靠的支撑,这2种类型的盾构都能在地下水位以下的不稳定地层中开挖隧道.盾构系统最重要的部分在于开挖面的开挖过程,或从工程的角度而言,最重要的部分在于刀盘和刀具的布置.本文对泥水盾构和土压平衡盾构刀盘设计的共同点及不同点进行讨论.     

盾构刀盘设计综述

最近十年来,泥水盾构和土压平衡盾构得到了快速发展和广泛应用。通过对开挖面进行可靠的支撑,这2种类型的盾构都能在地下水位以下的不稳定地层中开挖隧道。盾构系统最重要的部分在于开挖面的开挖过程,或从工程的角度而言,最重要的部分在于刀盘和刀具的布置。本文对泥水盾构和土压平衡盾构刀盘设计的共同点及不同点进行讨论。     

土压平衡式盾构施工要点及质量通病的分析防治

在隧道施工中土压平衡式盾构可适应各种软弱地层,并能有效地保持开挖面的稳定及减少地面的沉降,施工的安全性和可操作性高。土压平衡式盾构机利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘,将正面土体切削下来进入刀盘后面的贮留密封舱内,并使舱内具有适当的压力与开挖面水土压力平衡,以减少盾构推进对土体的扰动,从而控制地表的沉降,在出土时由安装在密封舱下部的螺旋运输机向排土口连续的将土渣排出。由于其能较好地控制地表沉降,利于环境保护,适应在市区和建筑密集处的施工,在全国地铁建设中得到了广泛应用,目前已有较为成熟的施工技术和经验,可…     

泥水平衡式盾构模拟试验系统的研制与应用

为了探究泥水盾构水下掘进控制和泥水平衡机理等问题,在调研国内外模型盾构设备的基础上确定泥水盾构的基本参数和工作模式,研制出泥水平衡盾构模拟试验系统,包括模型箱、盾构机总成、推进机构、液压动力系统、操作系统、深冷装置等主要部分。该系统可对最高100 m水头条件下泥水平衡盾构施工的主要过程进行模拟,可较真实地再现泥水平衡盾构掘进过程中泥膜的动态形成过程,从而阐明水土压力平衡的机理等关键技术问题,并可为泥水平衡盾构的设计和控制提供重要参数。以砂卵石地层为例配制相似地层和泥浆,并进行盾构试掘进,对设备的功能性进行验证,并初步研究了泥水盾构掘进过程中地表位移的时空变化规律和地层中泥膜的形态。结果表明,由于刀盘无超挖且地层开挖后直接由盾壳支撑,土体移动受到限制,地层变形主要由开挖导致的应力释放产生。排渣装置长度较长,可暂存的渣土量多,使得盾构通过前地表沉降随顶推力和刀盘、排渣装置转速的增大而增大;盾构通过后的地表沉降则由于盾壳与土体的摩擦作用有所减小。在盾构刀盘前方,泥浆渗入地层的范围大致关于盾构轴线对称,泥膜形态呈倒扣的"锅底"形分布,其范围约占刀盘外径的20%~43%。     

土压平衡盾构螺旋输送机排土控制分析

土压平衡盾构是一种专用于软土地下隧道工程开挖的技术密集型重大工程装备.螺旋输送机是土压平衡盾构的重要组成部分,它主要用来从盾构密封仓内将刀盘切削下来的泥土排出盾体,同时保持密封仓内土压力,维持开挖面土体的稳定.介绍了土压平衡盾构螺旋输送机的工作原理,设计了一种采用比例反馈控制及蓄能器补油的盾构螺旋输送机液压系统.对盾构螺旋输送机的排土控制策略作了详细介绍,采用自整定PID控制技术实现了螺旋输送机的自动排土控制,并在盾构模拟试验台上进行相关试验分析研究.由试验结果可知,在保持刀盘转速及推进速度不变的情况下,通过对密封仓内土压力的实时反馈来控制螺旋输送机转速,可将其土压力控制在设定的范围内,使得密封仓内排土量基本稳定,从而达到控制地表沉降的目的.相关结论可为土压平衡盾构实际施工提供理论参考.     

我国隧道盾构掘进机技术的发展历程（下）

土压平衡盾构掘进机的开发和应用 20世纪70年代以来,英国和日本分别开发了具有刀盘切削的密闭式的可平衡开挖面水土压力的两种新颖掘进机——泥水加压平衡盾构和土压平衡盾构,使盾构掘进技术发生了一次新的飞跃。1975年,日本隧道业兴起了泥水加压盾构热,1978年起,土压盾构也得到广泛的应用。     

泥水平衡盾构开挖面稳定模型试验研究

以崇明越江隧道为背景提出了泥水平衡盾构动态开挖模型试验的可行试验方案,并通过该试验对泥水平衡盾构开挖面平衡的机理,盾构推进时沉降的分布规律进行了研究。试验结果表明,泥水平衡盾构开挖面导致的地表沉降很大程度上取决于开挖过程中泥舱压力的浮动范围。通过将试验结果与楔形体模型理论计算的极限泥浆压力进行对比,得出了更加合理的极限泥浆压力浮动范围,有利于指导将来实际工程的施工。     

软土地层中泥水盾构开挖面形态与稳定的探讨

相对于土压盾构,泥水盾构与其在"广义开挖面"与"微观平衡模式"上的差异,是泥水盾构不同于土压盾构的两个最重要的基本点.泥水盾构的开挖面从广义上可以理解为所有泥水与土层作用的接触面,既包括刀盘前方的掘削面,也包括盾构周边及盾尾后方注浆填充前的自由面.泥水盾构的微观平衡模式是指泥水与土体作用面在不同条件下微观的稳定.这些对泥水盾构的安全施工有着极为重要的意义.     

泥水式盾构机——盾构机系列讲座之三

1　发展概况　　文献[1] [2 ] 分别介绍了盾构机概况和土压平衡式盾构机 ,这里介绍泥水式盾构机。泥水式盾构机是通过有一定压力的泥浆来支撑稳固开挖面 ;由旋转刀盘、悬臂刀头或水力射流等进行土体开挖 ;开挖下来的土料与泥水混合以泥水状态由泥浆泵进行输运。泥水式盾构机适用于各种松散地层 ,有无地下水均可。采用泥水式盾构机进行施工的隧洞工程都说明它是一种低沉降及安全的施工方法 ,在稳定的地层中其优点更加明显。最初的泥水盾构要追溯到一百多年前的Ｇｒｅａｔ ｈｅａｄ及Ｈａａｇ的专利。由于高透水性地层用压缩空气支撑隧洞开挖…