盾构穿越全断面砂卵石地层刀具磨损情况分析

通过统计分析北京地铁14号线西铁营站—右安门站区间土压平衡盾构机左线穿越全断面砂卵石地层的刀具磨损情况,得到了不同类型刀具的磨损规律和磨损机理。研究表明:可更换先行刀刀座磨损严重,应考虑加高其可保护圈高度和加强刀具强度;由于不可更换的先行刀磨损量随刀具运行轨迹半径的增大而逐渐增大,所以可适当增加大半径轨迹上的先行刀数量。该研究成果为类似工程施工提供了参考依据和技术指导。     

全断面卵砾石地层盾构先行刀异常磨损特征研究

以常德沅江隧道工程为依托,研究盾构掘进过程中先行刀整体磨损情况和异常磨损问题,并对异常磨损原因进行分析。研究结果表明,大部分先行刀磨损正常,累计磨损量随距刀盘中心距离的增加而增大;先行刀异常磨损主要集中在刀盘边缘;异常磨损类型可分为崩齿、偏磨、超磨、少磨;刀具切削轨迹设计不足,刀具、刀座安装位置及角度设计不合理可能造成刀具偏磨、超磨、少磨;刀具崩齿根本原因可归纳为刀具合金设计与地层不匹配及刀具与高强度卵砾石碰撞。通过对刀具、刀盘、掘进参数进行优化,边缘、正面先行刀在磨损量较小的情况下,使用环数大幅增加,达到降低施工成本、缩短工期、提高施工安全性的目的。     

北京新机场线盾构施工刀具磨损特征及优化设计

以北京大兴机场线07标段2号风井-3号风井区间为例,介绍了全断面砂卵石地层掘进施工的重点及难点,分析了刀具布置情况,总结了施工过程中刀具磨损形态,得出了刀具磨损的相关规律,给出了一些有意义的结论,供类似工程参考。     

大直径土压平衡盾构在复杂地层中的应用

以都江堰至四姑娘山山地轨道交通土建1标项目的都江堰站至永丰站地下区间和永丰站至蒲阳站区间为工程背景，针对土压平衡盾构穿越高富水、大粒径砂卵石复杂地层进行研究，论述盾构的选型，分析掘进过程中存在的刀盘磨损严重、刀具更换困难、扭矩过大等实际问题，得出相关规律，采取针对性优化措施，从而使得刀盘结构对富水大粒径砂卵石地层的适应性更强，减少换刀频次，提高施工效率，大幅度降低施工成本，为类似地层的盾构施工提供一定的借鉴和指导。     

北京砂卵石地层盾构机刀盘磨耗分析及工程措施

减小盾构机刀具磨损是保证盾构机能够长距离掘进的重要措施,对于砂卵石地层该项工作尤其受到重视。本文以北京地铁10号线石榴庄路到大红门区间盾构隧道施工为背景,依据刀盘的实际磨损情况,对盾构刀盘在砂卵石地层施工时导致刀具、刀盘磨损的因素进行了分析,给出了提高盾构刀盘耐用性的工程措施,为城市地铁盾构机长距离掘进施工提供了经验。     

砂卵石地层实现长距离掘进的先行刀配置

为适应砂卵石地层长距离掘进,提出以下解决办法,盾构刀具采用强化先行刀替代滚刀,并采用高低设计配置,先行刀采用高差设计,进一步延长掘进距离并增强刀盘对地质的适应能力,对砂卵石地层盾构刀具选型设计具有重要意义。     

无水砂卵石地层盾构刀具磨损的研究

介绍北京地铁10号线二期17标火器营站-终点站区间及长春桥站-火器营站区间无水砂卵石地层盾构施工采取的措施,展示了无水砂卵石地层对盾构刀具的磨损情况,讨论了刀具磨损的规律及刀具磨损与施工参数的关系。施工前对刀盘进行合理改进,施工中严格控制掘进参数,有效控制地表沉降、维持开挖面稳定,减小刀具磨损,最终使盾构顺利完成无水砂卵石地层施工,并对今后盾构在此类地层中施工提供借鉴。     

复杂环境下土压平衡盾构被动填仓换刀施工技术

洛阳地铁1号线盾构区间以稍密、中密富水砂卵石地层为主,盾构在全断面卵石地层掘进对刀具磨损较为严重,而在该地层中盾构保压尤为困难,采用常压换刀方法需根据地质情况、周边环境情况、管线情况、水位情况等进行综合判断,为解决洛阳地铁1号线丽青盾构区间连续长距离在全断面砂卵石地层下穿建(构)筑物情况下出现的不良工况,结合北京地铁、成都地铁类似地层处理方法,在刀盘、刀箱磨损严重的情况下,通过更换刀具类型,顺利完成了刀具更换恢复掘进,同时通过对盾构掘进过程中出现的问题、掘进参数的对比总结了富水砂卵石地层盾构选型适应性经验,可为今后在类似地层、类似问题提供借鉴。     

无水砂卵石地层盾构刀具磨损状态和规律的技术研究

本文介绍了北京地铁十号线二期17标火器营站～终点站区间及长春桥站～火器营站区间无水砂卵石地层盾构施工采取的措施.展示了无水砂卵石地层对盾构刀具的磨损情况,并讨论了刀具磨损的规律及刀具磨损与施工参数的关系.施工前对刀盘进行合理改进,施工中严格控制掘进参数,有效控制地表沉降、维持开挖面稳定,减小刀具磨损.最终使盾构顺利完成无水砂卵石地层施工,并对今后盾构在此类地层中施工提供借鉴.     

上软下硬花岗岩地层盾构刀具减磨措施研究

依托深圳地铁6号线银湖站—八卦岭站区间隧道工程,针对盾构在上软下硬花岗岩复合地层中出现的掘进速度慢、刀具磨损量大、换刀频繁等情况,对刀具磨损特性等进行分析,并提出刀具配置优化措施。研究结果表明,正面刀磨损量随着切削轨迹的增加呈递增趋势,在变轨迹处达最大;周边刀受刀间距影响,磨损量随着切削轨迹的增加呈递减趋势,但总体磨损量差距较小。建议盾构连续掘进40～45m时进行刀具检查与更换,并结合沿线地质条件和地面建筑物情况,设置合理的主动检查、换刀点,减少被动检查、换刀作业,以降低施工风险,提高施工效率。     

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。     

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。     

上软下硬地层盾构机滚刀磨损特性研究

以广州地铁某盾构区间为工程背景,结合上软下硬地层的强度特性,提出了硬地层所占面积与掌子面面积之比来评估上软下硬地层中地层分布情况的方法,确定硬地层对开挖面强度特性的影响。根据地层特性和分布情况,提出了适应不同均一地层的刀盘合理转速以及适用于上软下硬地层的刀盘设计转速。通过监测盾构机掘进过程中的刀盘扭矩变化,提出根据刀盘扭矩变化幅度制定刀盘转速调整时机的预警机制,实现刀盘转速提前调整。结合实际应用效果,上软下硬地层会使盾构滚刀产生过快磨损,超前调整刀盘转速可有效降低滚刀受冲击荷载的影响,延长滚刀正常工作时的掘进距离,显著提高上软下硬地层中盾构施工效率。     

复合地层中盾构滚刀磨损实用预测方法及应用

盾构机在复合地层掘进过程中常因刀具磨损量过大而产生掘进工效降低和刀具失效等问题。依托深圳地铁13号线白应区间复合地层段滚刀磨损数据,根据Rabinowicz磨粒磨损计算模型提出了一种滚刀磨损量实用预测方法。该方法结合滑移率计算公式和刀盘扭矩、刀盘推力得到滚刀滑动距离,通过科罗拉多矿业学院模型(CSM模型)、岩石强度参数和滚刀贯入深度确定接触面法向荷载,根据滚刀设计参数确定其材料强度。通过确定影响滚刀磨损量的三个主要因素(滑动距离、接触面法向荷载和材料强度),推导出了考虑盾构滚刀磨损体积计算公式,并采用深圳地铁13号线白应区间复合地层段滚刀实测磨损量与磨损量预测值进行对比验证。结果表明:实测磨损量与预测较为吻合,验证了所提出的滚刀磨损量预测方法的合理性,研究成果可为复合地层中盾构滚刀磨损量预测和换刀时机的确定提供理论依据。     

长大煤矿斜井TBM刀具磨损影响因素与规律研究

TBM刀具的磨损是影响TBM施工效率的重要因素。以TBM掘进中的围岩磨蚀性、围岩强度、刀盘转矩和刀盘转速为研究对象,研究了长大煤矿斜井施工过程中TBM刀具磨损的影响因素和规律。依托国内首条TBM施工的神华神东补连塔煤矿斜井工程,通过对掘进过程中现场数据的实时监测,获取了刀具单周磨损量、围岩磨蚀性、围岩强度、刀盘转矩和刀盘转速等技术指标。研究结果表明,在其他因素参数一样的条件下,TBM刀具的单周磨损量与围岩的磨蚀性CAI值、强度基本呈线性关系。刀具的单周磨损量随围岩强度和磨蚀性的增大而增大。而当刀盘扭矩和刀盘转速增大时,刀具的单周磨损量先增大后减小。     

基于协同破岩的TBM刀盘优化策略

岩石隧道掘进机工作时的刀具受力情况是影响刀盘破岩性能的关键。为了分析滚刀之间的协同破岩效应,提出3种基本的协同破岩模式,并将多把滚刀协同破岩过程等效为3种破岩模式的组合。不同破岩模式下,滚刀切割岩石的先后顺序不同,结合线性切割试验,证实了不同模式下3种滚刀力等级的大小关系。以引汉济渭岭北隧洞TBM工程为背景,研究得出名义磨损量与破岩模式的叠加效应具有较强的相关性,其中,由内而外模式占比与滚刀名义磨损量具有明显的正相关性,据此提出了考虑刀具磨损量的TBM刀盘刀具优化策略。     

延长盾构机刀具使用寿命的措施

对盾构刀盘和刀具进行了针对性的论述,在盾构刀盘、刀具的设计开发过程中,通过分析刀盘和刀具的受力状况,统计刀盘和刀具的损坏形式,对刀具进行了有针对性的研究改进,从而使产品质量、性能更加可靠完善。     

复合地层中盾构刀具磨损超前控制研究

通过分析国内土压平衡式盾构隧道典型工程案例,对上软下硬地层近年来的施工问题和采取的主要措施统计分析,总结出土压平衡盾构在上软下硬地层中施工关键问题及其规律.结合地层特性,针对滚刀磨损问题,提出评估上软下硬地层分布情况及盾构施工地质适应性问题的方法;同时,对盾构机掘进过程中的盾构推力、刀盘扭矩、贯入度变化监测统计,通过比...     

土压平衡盾构机非保压施工技术与应用

以沈阳地铁2号线13标区间盾构隧道掘进为背景,研究分析了土压平衡盾构机在富水的粉细砂、中粗砂和卵砾石复杂地层中盾构掘进,提出了在该地层中盾构机非保压的掘进模式。通过多个盾构施工实例证明采用该模式掘进既可以减少刀盘和刀具的较大磨损,降低总推力和扭矩,避免中途换刀,又可以保证盾构正常安全地施工,该盾构掘进模式可供类似工程借鉴。     

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。