复合地层条件下盾构选型的风险分析

以广州复合地层条件下的盾构选型为例,从刀盘刀具对地层的适应性、盾构掘进模式及其工作参数选择出发,分析复合地层条件下采用盾构法施工时,盾构机选型的风险.结果表明,盾构机选型是复杂地层条件下地铁隧道施工的一项重要风险因素,并给出盾构在复合地层中掘进时的选型建议,可为类似工程条件下盾构机选型提供参考.     

天津富水粉土地层盾构机选型研究

复杂多样的地质条件决定了每个工程的盾构施工要面临独特的施工重难点,也对盾构机的合理选型提出挑战.文章针对富水粉土地层条件下施工所用盾构机选型问题进行研究,以天津某地铁盾构隧道项目为依托,在分析地质水文条件基础上,结合小半径转弯、刀盘结泥饼、富水地层掘进、液化地层掘进和下穿复杂管线和构筑物基础等施工重难点,选择2台土压平...     

济南复合地层土压平衡盾构掘进效能实测分析#br#

依托济南轨道交通一号线复合地层土压平衡盾构掘进施工,提出一种在盾构机额定配置条件下的分项功耗和施工参数离散性指标双结合的掘进效能评价方法,并据此分析得到刀盘切削、盾构推进和螺机出土效能的变化特征。结果表明：①土压平衡盾构穿越济南复合地层时,盾构掘进总功耗在400~1250kW变化,其中,刀盘切削和盾构推进是盾构掘进功耗的主要组成部分,占总功耗的66%~84%;②刀盘切削的扭矩和转速具有明显的聚集特征,而盾构推进速度和推力分布形态的聚集特征弱于刀盘参数;③螺机出土的转速和扭矩在不同地层中的差异性不大,螺机参数的聚集特征不明显;④由于盾构掘进的分项功耗与其离散性指标不存在必然的联系,盾构施工中可能存在掘进功耗小但施工控制困难的情况,应在盾构选型及施工过程中予以充分考虑。     

广州地区软硬复合地层盾构施工技术研究

基于广州地区典型软硬复合地层条件下的盾构掘进工程实践,分析研究了盾构掘进过程中存在的刀盘刀具磨损、姿态难控制、结泥饼和喷涌等施工风险,从盾构选型、刀具配置与管理、掘进参数控制、盾构姿态控制、渣土改良与同步注浆及信息监测与反馈等方面采取应对措施,并以广州地铁二号线越～三区间盾构隧道施工为例进行说明.     

泥岩-砂卵石复合地层双模盾构适应性设计

为解决盾构机在土体性质差异巨大的复合地层条件下掘进效率低下的问题,以新建成都至蒲江铁路紫瑞隧道工程为例,探讨了在泥岩-砂卵石条件下盾构机的选型与适应性设计。首先针对地层特点,总结出掘进过程中可能遇到的沉降控制、卵石滞排、刀盘结泥饼等问题;然后结合盾构不同支护模式的特点,认为双模盾构可以满足安全高效掘进的要求,并对不同区段下掘进模式的选择做出了划分;同时对双模盾构机的整体设计进行了介绍,并结合复合地层的特点,对盾构刀具设置、“采石箱+辊齿破碎”设计、“气垫直排式”设计、防结泥饼措施等针对性措施进行了着重介绍。     

大直径泥水盾构在上软下硬岩性多变地层中的适应性设计

大直径泥水盾构在上软下硬岩性多变地层长距离掘进时,容易出现沉降控制难、盾构姿态不易控制、刀具磨损严重和刀盘结泥饼等现象。以环城北路—天目山路提升改造工程01标段为工程依托,针对工程盾构直径大、盾构隧道穿越地层变化大和上覆土浅的特点,从盾构隧道刀盘选型、刀具布置等方面对盾构机进行针对性设计,总结了上软下硬岩性多变地层盾构选型的具体措施,有效提高施工效率,降低带压换刀的风险,保证施工质量,显著提高经济效益和社会效益。     

基于BP神经网络的复合地层盾构掘进参数预测与分析

复杂地质条件下盾构机掘进参数的有效预测可以对盾构施工进行针对性的指导。基于深圳地铁11号线车公庙站～红树湾站和南山站～前海湾站两个区间Φ7m盾构施工现场监测的掘进参数,首先采用BP人工神经网络方法建立了复合地层条件下盾构掘进参数的预测模型|其次,以地层参数为输入组和盾构掘进参数为输出组,通过对数据样本进行训练,得到的输出值基本与原始数据一致,说明该预测模型具有很好的非线性映射能力;最后,采用盾构区间典型地段的地层参数,利用所建立的模型预测了复合地层条件下的盾构掘进参数,预测值与实际数据变化规律相近,平均误差在15%以内。本文建立的BP神经网络模型可用于复合地层条件下同类型盾构掘进参数的预测。     

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。     

灰岩富水岩溶地层下双模盾构施工技术

为避免富水岩溶复合灰岩地层中盾构掘进导致喷水涌砂、地层塌陷等施工风险,依托于广州市某地铁区间工程,从溶洞处理、盾构选型、施工管控处治等方面对与此地层相配套的双模盾构施工方案与技术进行研究。研究表明：对溶洞注浆预处理可有效提高富水岩溶地层的稳定性;串联式泥水/土压平衡双模盾构对此类地层适应性较好,可解决岩块滞排问题;严格执行掘进控制和适当改造设备,有利于保证复合地层中的正常掘进施工。     

深圳春风隧道超大直径盾构机选型研究

在盾构法施工过程中,隧道建设成功与否,盾构机的选型及针对性设计起着至关重要的作用。本文以深圳春风隧道工程为例,吸取目前国内外类似大直径盾构隧道工程的相关经验,针对本工程较多分布的上软下硬、左右不均地层、富含断层破碎带等复合地层以及长距离全断面、高强度硬岩条件进行盾构机选型分析,重点介绍了超大直径泥水平衡盾构刀盘选型及结构设计、泥水循环系统选型设计、小半径曲线隧道针对性选型设计等研究比选成果,为类似工程条件的超大直径盾构机设备选型提供一定的借鉴。     

精细化管理在盾构施工中的应用

以广州地铁复合地层土压平衡盾构施工的实践为基础,结合盾构穿越敏感建筑物的正反两方面的经验和教训,分析和强调了精细化管理在盾构施工中的应用,对类似施工环境中盾构机施工具有重要的借鉴意义和指导作用。     

富水砂卵石地层地铁盾构施工若干问题及对策

成都地铁工程大规模穿越市域富水砂卵石地层,该地层具有地下水位高、卵漂石含量高和卵石强度高等“三高”特点。一号线前期大量出现刀盘刀具磨耗严重、换刀频繁、带压换刀失效、刀盘结泥饼等现象,严重制约了盾构的掘进效率。在回顾成都地铁一号线一期工程前期盾构选型和施工的若干问题的基础上,提出并总结了富水砂卵石地层盾构选型和配置的一些具体对策,包括:树立“排出为主,破碎为辅”的地层处治理念,调整刀盘和螺旋出土器的结构型式、刀盘开口率、刀具布置型式,改进同步注浆浆液配比,优化泡沫系统和搅拌系统,改进碴土改良系统等。成都地铁一号线一期工程中后期以及二号线一期工程的施工实践表明:以上调整是有效的,盾构换刀距离和盾构施工平均月进度都获得了显著提高。     

基于BP神经网络的水下岩溶地层#br# 盾构掘进参数预测与分析

随着我国城市地铁网的建设,越来越多的隧道将不可避免的穿越水下岩溶区,受制于岩溶地层的复杂性、注浆加固后地层的诸多不确定性,盾构穿越该类地层施工风险极大,而选取合理的盾构掘进参数是确保盾构安全与高效掘进的关键。以长沙地铁三号线盾构穿越水下岩溶段为工程依托,首先通过统计与分析钻探数据,明确了岩溶分布特征;其次,通过输入地层特征参数和隧道特征参数,建立了可输出盾构掘进速度、推力、刀盘扭矩、开挖仓压力、气垫仓压力和同步注浆量等掘进参数的BP神经网络水下岩溶盾构掘进参数预测模型;最后,对样本数据进行了训练,并成功应用于工程实践。研究结果表明：训练的输出值与期望值吻合度较高,构建的BP神经网络模型具有较好的适应性;输出的预测结果能有效反映实际盾构掘进参数的变化趋势,预测值与实际期望值的平均误差均低于13%,在误差可接受范围内。现场应用结果表明,地表沉降在安全范围内,盾构掘进过程中未发生工程事故,盾构掘进参数选取合理,姿态控制较好。研究成果可用于指导水下岩溶盾构隧道工程施工,且该方法的提出也为其他复杂地层盾构掘进参数合理选取提供了新思路。     

软土层中类矩形盾构掘进施工引起地层竖向变形实测与分析

 类矩形盾构断面形状、机械配置与圆形盾构的差异必然引起地层变形规律有所不同,以国内首例软土层中类矩形盾构地铁隧道工程为背景,依据现场实测地表变形、土体分层沉降数据,分析类矩形盾构隧道施工引起地层竖向变形的基本规律,并结合变形机制对施工控制提出建议。结果表明：类矩形盾构施工引起地表沉降最大值约50 mm,开挖面前方影响范围约20 m;地表竖向位移随时间发展呈现出缓慢沉降(隆起)、急剧隆起、快速沉降、平稳沉降4个阶段,沉降主要发生在盾构通过后,由软土地层受扰动后固结引起。地层竖向变形主要受土仓压力、盾尾注浆、盾构姿态等因素的影响,其中,盾构掘进姿态控制是盾构两侧土体竖向位移方向相反的主要原因,盾构姿态对周围地层变形影响比单圆盾构更显著。     

盾构隧道施工对砂性地层的扰动及管片受荷特征

以西安地铁土压平衡式盾构穿越砂性地层为背景,采用颗粒流(PFC^2D)数值方法研究盾构施工对砂性地层的扰动情况,同时通过现场测试获取砂性地层下盾构隧道管片衬砌的荷载分布和内力特征。研究结果表明,相对于黄土等粘性地层而言,砂性地层的颗粒性较为突出,盾构开挖引起的地层移动在空间分布上连续性较差,出现局部松动或欠密实区域。砂性地层透水性较好,孔隙水压力测试值与水头高度有很好的相关性,但土压力测试值要低于实际受力值。受各种施工荷载的影响,管片弯矩和轴力在盾尾脱环阶段波动较大,随着盾构的推进,盾尾注浆等施工荷载对结构受力的影响减小,当脱出盾尾10~15环后,管片内力逐渐稳定。研究成果可为砂性地层土压平衡盾构隧道的设计与施工提供参考。     

地铁隧道穿越砂-黏地层沉降控制技术研究

依托广州地铁区间隧道下穿条形浅基础密集民居建筑群工程,通过渣土改良试验,明确各改良参数对渣土力学性能的改良效果及其合理范围。利用FLAC3D软件模拟盾构穿越松散富水砾砂、粉质黏土和风化花岗岩复合地层的施工过程,探究可有效控制地层沉降变形的盾构施工参数范围。研究表明:基于室内渣土改良试验用发泡剂浓度为3%的泡沫剂进行渣土改良,控制渣土含水率在16.95%、20.95%左右,泡沫剂掺入比分别为21%~46%、71%~92%,可将渣土塌落度、渗透性等力学性能改良至理想状态;根据盾构实况,应调整土仓压力大于原应力平衡体系静水土仓压力;通过增大注浆压力,最大化密实地层空隙与盾尾脱空间隔,提高加固层弹性模量,控制地层不均匀沉降;对比分析试验段、下穿段和危害建筑物的沉降监测数据,施工过程中采取渣土改良措施与设定优化的盾构参数,可将地层与危害建筑物的变形控制在规定的安全范围内。为类似盾构隧道提供技术指导。     

复合地层中盾构机刀盘与刀具布置选型探讨

随着城市轨道交通的发展,盾构工法越来越得到广泛应用,但在某些地层特别是复合地层中施工时会遇到一些困难,要保证盾构机高效、安全地掘进,除盾构机械性能配置外,作为开挖核心机具的刀盘和刀具的布置选型也非常重要,文中结合工程实例进行分析探讨,为同行提供参考。     

软土地层盾构隧道渗漏水量与沉降关系的模拟分析

上海地区的隧道多处于饱和含水的软土地层,施工方法以盾构法为主。隧道的渗漏水往往是引发隧道沉降的主要原因,本文主要从盾构隧道的特点分析了渗漏水的原因,并通过有限元模拟计算,对比分析了渗漏水量对沉降的影响,同时研究了隧道长期沉降的变化规律,为上海地区盾构隧道的施工和防水提供了一定的参考。     

地铁区间隧道的风险管理与监督

运用风险管理的基本理论与盾构法隧道施工实践相结合的方法,阐述了风险管理在盾构隧道施工中的应用,并对盾构隧道的施工监督重点进行的了探讨,为地铁隧道的设计和施工提供有力的技术支持。