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。     

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。     

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.     

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。     

复杂地质下超大直径泥水平衡盾构施工管理与风险控制

文中以苏埃通道工程海底隧道施工为依托,为了控制复杂地质下超大直径泥水平衡盾构施工风险,通过从以地质工作勘察分析、盾构选型及针对性能设计、隧道线路设计优化和组织机构与培训的风险预防,和以风险辨识与处理措施、方案动态调整优化和施工标准化作业的风险控制两大方面进行分析,确定了以隧道掘进为中心,施工管理与风险控制的动态调整的...     

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。     

超大直径泥水盾构施工对相邻单桩位移影响研究

上海长江西路越江工程规模为双线盾构法隧道,采用一台超大直径泥水平衡盾构机(外径15.43 m)进行掘进施工,该隧道在上海浦西需近距离往返2次穿越逸仙路高架及地铁 3 号线高架桩基。为了更好地指导后续盾构隧道施工,在浦东段进行了试验桩基的近距离穿越及相关监测。以此工程为背景,采用有限元数值分析,研究了穿越过程中相邻单桩的位移影响,并将有限元计算结果与实测数据进行了对比。研究表明:(1)桩与隧道间净距对桩土竖向位移比值变化规律没有太大影响,但桩的埋深对其有影响;(2)桩的埋深不同桩身横向位移发展模式不同;(3)较大的泥水压力会造成较大的桩基竖向位移和横向位移;(4)桩身最大横向位移随地层损失率增大而减小。本研究对相似工程的影响评估具有参考意义。     

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。     

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。     

海域复杂地层超大直径泥水盾构掘进参数分析研究

以汕头苏埃通道超大直径泥水盾构应用为背景,结合盾构TBM大数据平台开展数据分析。依据海瑞克S1046盾构设计特点,提出刀具贯入阻力、泥水阻力、摩擦阻力的计算方法;分析了掘进段刀具贯入阻力、泥水阻力、摩擦阻力变化规律及在总推力中的占比,建立了泥水阻力与盾构埋深的关系、总推力与摩擦阻力的关系;对比了基岩段和软土段转速和贯入度特点,分析了两段掘进中扭矩和贯入阻力的概率密度分布特点,结合基岩段和软土段TPI和FPI显著的差异性,提出了判别盾构在基岩段和软土段的方法。研究表明,利用TPI和FPI进行地层的识别准确有效,能够较好指导现场施工。     

超大直径泥水平衡盾构近距离穿越既有桩基试验研究

针对长江西路超大直径泥水平衡盾构隧道工程浦西段盾构近距离穿越逸仙路高架和地铁3号线高架的桩基施工工况,在浦东始发段设置试验段,通过地表沉降、桩基位移等监测数据,研究超大直径泥水平衡盾构掘进各阶段对桩基的扰动规律.结合盾构掘进施工参数,探究减小盾构近距离穿越对桩基影响的措施.     

浅覆土超大直径泥水盾构隧道开挖面稳定性研究

为研究盾构隧道采用不同支护介质时开挖面稳定性与支护力的关系,探索开挖面失稳破坏发展规律,采用ANSYS对盾构隧道三维数值模型进行了优化,并用FLAC3D分别对泥浆支护和气体支护两种工况不同支护力下开挖面的稳定性进行了数值模拟,分析了开挖面土体的应力、应变、位移速度等模拟结果。主要结论如下:随支护力减小开挖面首先产生局部破坏,采用泥浆支护时局部破坏出现在开挖面中部,而采用气体支护时则在底部区域,两种工况下开挖面整体破坏均与三维楔形体破坏模型近似;开挖面土体应力(SXX,SYY和SZZ)与支护力大小存在正相关性,其中SYY分布规律与支护力保持一致;随支护力的减小,开挖面水平最大位移与地表最大沉降量增大速度均先慢后快,地表最大沉降点在开挖面前方0. 5倍洞径处,且横向沉降槽宽度大于纵向沉降槽;土体位移速度和剪切应变增量与开挖面稳定性存在较强关联性,二者在开挖面产生整体破坏时均呈现规律性变化。     

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。     

超大直径泥水盾构液压推进系统及电控系统设计

依托国内超大直径隧道工程盾构需求的背景,对超大直径泥水盾构液压推进系统的工作原理进行详细分析,设计出满足工况要求的液压推进系统和电控系统。介绍超大直径泥水盾构液压推进系统中关键液压元器件参数的计算和选型过程,以及液压控制回路、电气控制系统组态的设计方法和思路。     

大直径泥水盾构施工泥水处理系统配置及应用

为了确保盾构开挖面的稳定、周边构筑物的安全以及盾构顺利的掘进,需要对泥浆质量指标进行控制,难免会产生大量废浆。本文以配套直径15m级泥水平衡盾构、处理能力为3 000m³/h的泥水分离站为例,阐述泥水处理系统的配置及应用,为类似工程提供借鉴。     

超大直径泥水平衡盾构施工对近距离隧道沉降及水平位移影响研究

以某超大直径泥水平衡隧道工程为背景,通过现场实测的方法,从地面沉降、地层水平位移、成环隧道直径变化等方面,研究分析超大直径泥水平衡盾构隧道施工对已建隧道的影响机理,提出合理的施工控制措施,为类似超大直径盾构隧道工程设计、施工提供经验。