土压平衡盾构带式螺旋输送机设计与应用

依托北京地铁大卵石地层盾构施工项目,介绍了带式螺旋输送机的设计、制造及应用情况,通过施工现场的成功应用,得出了带式螺旋输送机更适应于北京大卵石地层盾构施工的结论,可供类似工程参考。     

基于富水大粒径砂卵地层的盾构刀盘和螺旋机适应性设计

文章以成都地铁17号线TJ05A标段为工程实验背景,根据地质勘测结果分析采用土压平衡盾构。盾构需要穿越富水大粒径砂卵石地层,施工难度较大,地层施工比较复杂,这就对盾构刀盘、螺旋机等强度和耐磨性要求较高。本文从大直径大开口率盾构刀盘和螺旋输送机结构设计等要点来分析其适应性,为成都地层盾构选型提供技术参考。     

下穿黄河强透水砂卵石地层隧道施工参数研究

为优化水下盾构隧道施工参数设定问题,以兰州地铁1号线下穿黄河泥水平衡式盾构隧道工程为研究背景,针对其独特的强透水砂卵石地层条件,对水下盾构隧道穿越砂卵石地层施工参数进行统计分析.盾构施工参数相互联系、相互影响,施工时应综合考虑各参数的联动关系.为保证隧道开挖面土体稳定,施工时应适当提高盾构推力,保持切口泥水压力稳定,掘...     

土压盾构螺旋输送机断轴修复技术研究

盾构施工专业化程度越来越高，在穿越不同城市的复杂地层时，土压平衡盾构螺旋输送机承受的荷载及其变化也随之越来越复杂，在富水漂卵石地层盾构隧道施工中，土仓内会堆积大量漂石，输送漂卵石会对螺旋输送机的轴芯不断磨损，从而导致断裂，土压盾构螺旋输送机轴芯断裂后修复过程十分复杂，拖延施工进度的同时施工安全质量也难以保证。以成都地铁6号线工程土建2标盾构区间为依托，采用一种快速修复断轴的接头并在实际施工中成功应用，解决传统螺旋输送机拆除更换修复技术操作难度大、施工周期长、施工风险难以控制等问题，可为类似工程提供借鉴。     

砂卵石地层土压盾构开挖面动态平衡机理研究

砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层,土体内摩擦角大、塑流性差、含水量高且渗透系数大,土压盾构在此地层条件下掘进所受到的不利影响主要有:刀盘及螺旋输送机磨损严重、排土困难及开挖面土压平衡不易保持.以成都市地铁一号线为背景,采用真三轴实验手段,探究了加泥式土压盾构及欠压掘进模式的开挖面动态平衡机理.结果表明:(1)采用加泥式土压盾构施工,提高了砂卵石地层土体塑流性及保水性,可加快螺旋出土器排土,减少刀盘扭矩、千斤项推力及刀头磨损,此外,由于产生泥膜效果,保持并在一定程度上提高了土体强度,有效控制了变形的发展;(2)土压盾构掘进中的欠土压模式,可缓解土舱压力过大,使滚刀处于相对独立的状态,有利于提高刀盘的工作效能,此外,该模式在一定应力水平下对土体强度的影响较小,但是要注意控制侧向变形的发展,盾构掘进中应利用盾构本体正面挡板来保持地层的稳定.     

成都砂卵石地层盾构机选型及技术应用

研究成都温江区域的地质和水文条件,分析了砂卵石地层盾构施工难点,基于土压平衡的原理,研究盾构机推进时保持土仓内的土压力。研究了盾构机大开口率刀盘及带式螺旋输送机在砂卵石层掘进施工的适应性,探讨并提出了针对盾构机在该区域施工时地面沉降控制不好、刀盘易卡死、螺旋轴卡死断裂等问题及解决方案,提供了盾构机选型方案。     

城市富水砂卵石地层地铁盾构掘进面的稳定性控制技术

以成都地铁6号线富水砂卵石地层盾构工程为背景,开展了富水砂卵石地层分析、盾构选型及控制参数分析、现场盾构掘进,进一步提出和总结了成都地铁富水砂卵石地层盾构施工关键技术及具体措施。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和螺旋出土器的结构形式、刀盘开口率、刀盘布置形式,改进同步注浆和二次注浆浆液配合比,优化渣土改良系统,提升沿线注浆工艺等。     

成都砂卵石地层盾构施工技术措施

结合盾构施工在成都砂卵石地层中的应用,分析了施工中应注意的问题和应采取的施工措施,以积累成都地铁施工经验,推广盾构施工技术在砂卵石地层中的应用,保证地铁工程的顺利进行。     

北京南水北调工程小直径盾构的针对性设计

以北京市南水北调配套工程河西支线第八标段工程为背景,针对隧道穿越卵石含量多且卵石粒径大的特点,对小直径土压盾构在刀盘结构、刀具布置、主驱动配置、螺旋输送机结构、渣土改良系统等方面进行针对性设计。指出应对大粒径卵石地层,小直径盾构采取配置大开口率的辐条式刀盘、抗冲击和抗磨损的刀具、大功率高承载的刀盘驱动、带式大直径螺旋输送机,以及有效的膨润土和泡沫渣土改良系统等方案,可有效提高施工效率,降低施工风险。     

沈阳富水砂卵石地层泥水盾构适应性研究

在砂卵石地层中地铁盾构掘进普遍面临着盾构载荷过大、刀盘刀具磨损严重、开挖面易失稳以及掘进速度缓慢等实际施工问题。为提高盾构在此类地层中的适应性,应选择合适的盾构类型,合理配置盾构设备并使施工参数之间有较好的匹配性,以保障盾构施工顺利高效进行。以沈阳地铁10号线11标砂卵石地层盾构区间为依托,通过对泥水盾构在此类地层掘进的适应性问题进行分析总结,提出了针对性的掘进参数匹配方案、泥浆配比建议以及刀盘刀具配置要求。相关结论可为今后类似地层条件下的泥水盾构施工提供较为全面的参考。     

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。     

富水砂卵石地层土压平衡盾构带压换刀技术

成都地铁1号线的盾构掘进表明,在砂卵石地层中开挖刀具的磨耗非常严重,平均120～150m需全面更换一次刀具.结合成都地铁1号线盾构3标项目,对浅埋富水砂卵石地层条件下的土压平衡盾构带压换刀技术进行了有益尝试并获得成功,从而形成了相关成套技术.主要包括带压换刀工作气压值的经验计算公式,膨润土泥浆的配合比和制备流程,以及按"到达预定换刀地点前"、"到达时"、"换刀结束后的恢复掘进"三阶段控制的施工工艺.     

基于离散-连续耦合方法的圆砾地层超深地连墙施工力学行为研究

依托昆明轨道交通4号线火车北站工程(三线换乘站),推导了离散元-有限差分耦合算法,并对圆砾地层中单幅超深(70 m)地下连续墙施工全过程的力学行为展开研究。结果表明:超深地下连续墙成槽施工阶段地层水平应力与竖向应力不同程度下降,槽壁向槽内卸荷变形,黏性土层在槽段拐角附近有土拱形成,区域内应力增加,圆砾地层土拱效应不明显; 成槽阶段槽壁累计水平变形由大到小依次为圆砾地层、下伏地层、上覆土体,水平最大位移约为15.8 mm,最大地表沉降约为9 mm; 在混凝土浇筑阶段,地层应力在混凝土压力挤压作用下均出现不同程度增长,槽壁向槽外反向内挤变形,地表向上隆起变形,并在混凝土硬化阶段逐渐收敛; 研究成果应用于实际工程取得了良好成槽效果,可为同类地下连续墙设计施工提供一定参考。     

富水砂层土压平衡盾构关键施工技术

沈阳地铁二号线会展中心站一世纪广场站隧道盾构区间穿越中粗砂、砾砂层,砂性土层内摩擦角大,碴土流动性差,排土困难,地下水量丰富、水压高,因此盾构掘进控制困难,容易造成地表沉降.从土压平衡盾构的适应性、刀盘和螺旋输送机的结构、刀具的配置和加固、碴土改良措施、沉降控制方法等方面介绍土压平衡盾构穿越砂层的施工技术.在施工过程中,通过采取同步注浆、二次注浆、加强施工监测等措施保证了既有线行车安全.     

土体渗透稳定性的填充系数分析计算方法

土体渗透稳定性研究包括地层构造特征、砂砾卵石管涌、互层土的层状管涌和自然界的不可抗力因素等几个方面,过去基本上只研究砂砾石的管涌问题。本文对管涌地层构造和层状管涌进行了分析。应用453个管涌试验资料,对现有的国内外7种砂砾石渗透定性分析计算方法进行了验证。提出了填充系数理论,制订了土体渗透破坏形式的填充系数判别式和管涌临界破坏坡降计算图。管涌研究成果在长江、黄河治理工程中应用并取得了明显效果,防洪、泄洪能力显著提高,长江航运能力也提高1.2倍以上,综合经济效益巨大。长此以往,类似1998年的长江特大洪水灾难,可望永远不再发生。     

南京长江隧道工程难点分析及关键技术总结

 南京长江隧道采用直径为14.93 m的泥水盾构施工,在长达3 020 m的盾构段施工中,成功穿越水压高达0.65 MPa的江底砾砂等高渗透性地层,完成在江底带压开舱、穿越江中超浅覆土段等高难度的工作,是我国迄今为止在长江上修建的风险最大的大型越江隧道。从分析南京长江隧道施工中面临的重要的工程难点出发,并结合现场的具体情况,系统地总结南京长江隧道施工中的泥浆成膜、带压开舱等关键技术,对我国大直径泥水盾构技术的发展具有重要的参考意义。     

软土地层土压平衡盾构施工参数的模型试验研究

我国沿海经济发达城市及一些内陆中心城市正在兴建或筹建地铁,这些地区的地下广泛分布着较厚的软黏土沉积层。为研究土压平衡盾构在这种软土地层中施工的适应性,以上海地铁M8线某区间隧道工程为研究背景,采用室内模型试验的方法,开展在不同埋深、不同刀盘开口率、不同推进速度以及不同螺旋机转速等情况下的盾构掘削模型试验。通过对试验结果的整理与分析,得出土仓压力与排土效率、单位时间排土量与推进速度、推力和扭矩之间的内在联系,以及隧道埋深、刀盘开口率、推进速度对推力和扭矩的影响。这些结论的取得为盾构施工参数之间及其与地层特性之间的适应性理论提供了有益的帮助,并为更好地指导软土地层盾构隧道的设计与施工服务。     

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%。     

Experimental study on working parameters of earth pressure balance shield machine tunneling in soft ground

Deep sedimentary deposits of soft clays are widely distributed in coastal areas as well as many interior major cities in China. In order to study the stratum adaptability of earth pressure balance (EPB) shield machine tunneling in such types of soft ground, model tests of tunneling excavation, using the running tunnel of the Shanghai Metro Line M8 as a background, are carried out with different over burden ratios, opening rates of cutter head, driving speeds and rotation speeds of screw conveyor. Based on the test results, the interrelationships between chamber pressure and mucking efficiency, mucking rate and driving speed, thrust force and torque are obtained. The influences of tunnel depth, opening rate of cutter head and driving speed on thrust force and torque are revealed. Such findings can not only facilitate establishing relationships between shield working parameters and soil properties, but also serve as a guide for the design and construction of shield tunnel in soft ground.     

土压平衡盾构在砂卵石地层长距离穿越河流施工关键技术

从盾构机的改造,浆液配比试验,渣土改良等几个方面论述了土压平衡盾构隧道长距离穿越砂卵石地层并穿越河流的施工技术。在试掘进阶段对盾构掘进主要控制参数包括推进速度、刀盘推力、土仓压力、刀盘扭矩、刀盘转速、注浆参数等进行了调整。在掘进过程中严格按照试掘进阶段的参数执行。实施效果表明,完全达到了刀盘刀具的耐磨性要求,保证了盾构机在砂卵石地层中长距离穿越河流的安全。