土压平衡模型盾构掘进试验研究

土压平衡盾构掘进是软土地区地铁隧道施工的主要方法之一,然而,它在不同的土层中的适应性是不一样的。为研究土压平衡盾构机的盾构施工参数以及刀盘开口率对土层的适应性,在新建立的大型盾构模拟试验平台上,利用直径为1.8m的土压平衡模型盾构机在软土、砂土、砂砾土层中进行了盾构掘进模拟试验。试验平台的监测系统实时采集了盾构推进过程中的各种工作参数,通过分析试验数据,本文尝试对盾构掘进过程中土舱内外土压力的相关关系、刀盘扭矩和推力的变化及其影响因素进行了试验研究,还研究了不同刀盘开口率对盾构总推力和刀盘扭矩的影响规律,研究结果对土压平衡盾构机的设计和施工具有参考意义。     

土压平衡式盾构掘进过程的相似模型试验

土压平衡式盾构掘进过程是一个多系统综合运作的复杂力学过程。为实现土压平衡盾构掘进过程的相似模拟,设计制造能够完成掘削面开挖、螺旋出土器出土、盾构机推进、管片拼装、盾尾注浆等全过程模拟的土压平衡式模型盾构机。其次对盾构-地层系统的相关参量进行甄别,选出对试验结果有重要影响的参量,同时基于相似理论,通过量纲分析的方法得到盾构-地层系统的相似准则。基于该相似准则,进行土压平衡式盾构掘进过程的室内相似模型试验,获得土压平衡式盾构掘进对地层影响的一般规律,该试验结果经过相似关系换算后可直接反映出原型中的实际地层沉降量。这种能够实现掘进全过程模拟的土压平衡式模型盾构机为深入研究盾构施工对地层及周围环境的影响提供新手段。     

泡沫剂在软硬不均地层渣土改良的技术应用

针对上海市地铁7号线北延伸罗店中心镇公共交通配套工程"陆翔路站～潘广路站"区间的软硬不均地层的盾构施工,研究土压平衡盾构掘进模式的原理、掘进参数,解决了软硬不均地层的掘进难、效率低、成本高、地层变形不易控制等技术难题。为了有效地控制掘进方向和盾构姿态,分析盾构掘进方向偏差的原因,总结相应的控制方法,达到了防止管片裂损和控制错台的目的。为防止黏性地层掘进的"泥饼"现象,研究相应的渣土改良技术。     

土压平衡盾构掘进的数学物理模型及各参数间关系研究

为保证开挖面稳定及控制地面沉降,土压平衡盾构掘进时必须合理匹配各施工参数。基于模型试验结果,推导土压平衡盾构的3个基本方程式,进而得到土压平衡盾构2个总平衡方程式,建立土压平衡盾构掘进的数理模型。在此基础上推导总推力、土仓压力、螺旋机转速、掘进速度间关系的数学表达式,利用盾构施工的现场数据验证关系式的正确性。利用现场掘进数据统计刀盘扭矩、刀盘转速、土仓压力间的经验关系式。这些关系对土压平衡盾构设计时的参数选择和匹配有重要的指导意义,可以应用于土压平衡盾构施工时的参数控制。土压平衡盾构掘进的连续性方程为土压平衡盾构掘进时的地面沉降控制提供了新的研究思路。     

土压平衡盾构穿越软硬交界地层时的施工技术

以福州地铁1号线土压平衡盾构掘进上软下硬地层为背景,分析了软硬交界地层对盾构掘进的不良影响,以及针对不良影响所采取的对盾构刀盘进行改良、对上部砂性土进行加固、合理设置施工参数等技术措施,最终保证了盾构机安全、顺利地完成掘进施工任务。     

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。     

南京地铁盾构掘进技术

通过南京地铁许府巷站——南京站区间盾构隧道的施工，比较详尽地介绍了土压平衡盾构机的直线、曲线掘进技术及盾构机通过古城墙和玄武湖时所采取的技术措施。     

谈土压平衡盾构粘土地层渣土改良技术

在粘土地层中进行土压平衡盾构施工易造成掘进效率低、设备损害大,甚至刀盘结泥饼等问题。结合无锡地铁3号线旺庄路站—黄山路站区间穿越全断面粘土层盾构施工案例,提出了盾构在粘土地层中掘进采取的渣土改良技术措施与盾构推进参数,为今后类似工程提供参考和借鉴。     

土压平衡盾构法施工

我国的盾构掘进机制造和应用始于1963年,当时,上海隧道工程公司研制了1台直径4．2m的手掘式盾构机进行浅埋和深埋隧道掘进试验,隧道掘进长度68m。盾构以对土体支护开挖方法不同分为：①泥水式盾构和泥水加压平衡盾构;②土压平衡式盾构。土压平衡式盾构较常用,本文中仅对土压平衡盾构法施工中存在的土压平衡、曲线掘进问题进行探讨。     

浅谈土压平衡盾构机在富水砂层下穿风险源的施工技术

在富水砂层中采用土压平衡盾构下穿河流及既有建筑物施工,具有较大的风险和难点。结合北京地铁6号线工程土压平衡盾构施工的成功实例,从盾构机设备的性能配置、施工工艺参数(掘进参数)、辅助措施(渣土改良)等方面,分析、论证了在富水砂层中采用土压平衡盾构机掘进施工的关键技术。     

地铁区间土压平衡盾构隧道下穿既有河道施工控制措施

针对成都地铁6号线西华大道站至金府站区间隧道下穿既有河道的案例,总结盾构隧道下穿既有河道施工期间盾构机掘进参数和地层加固的工程措施,采用数值方法对盾构机掘进所引起的地层沉降和既有河道地层注浆加固效果进行模拟计算,并对盾构隧道施工期间的监测数据进行分析。结果表明：土压平衡盾构隧道下穿既有河道施工期所采取的土体改良、土舱压力、掘进参数和注浆加固措施是有效的,保障了地铁双线区间盾构隧道下穿既有河道施工安全与既有河道的正常运行。     

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。     

新型泡沫剂在土压平衡盾构施工中的研究与应用

针对土压平衡盾构在砾砂地层掘进过程中,土体塑流性差,刀盘及螺旋输送机磨损严重,开挖面平衡不易保持等问题,开发了一种土压平衡盾构用新型泡沫剂,以北京地铁16#线西苑站~万泉河桥站区间砾砂地层土压平衡盾构施工为案例,对新型泡沫剂改良砾砂地层的塑流性进行了室内试验研究,得出含水率为5%~12.5%,泡沫掺量为20%~40%时,土体塑流性良好。利用该泡沫剂进行了盾构掘进试验,改良后刀盘上土压力主要集中在0.45~0.55 MPa,扭矩在3000~3750 kN/m,掘进速度在35~45 mm/min之间,结果显示,新型泡沫剂能满足施工需求,大大提高了掘进效率。     

基于多源参数分析的土压平衡盾构泥饼形成风险评估模型

土压平衡盾构在含黏粒较多的黏土层或岩层中掘进时,刀盘及土仓内经常出现结泥饼现象,造成掘进参数异常,严重影响施工工期及周边环境安全。依托广州地铁22号线地铁盾构隧道工程,结合已有研究成果及施工经验,从地质条件、盾构机选型、施工控制三个方面对泥饼形成机理及风险展开系统分析,基于层次分析法建立泥饼形成的风险评价模型,在实际工程中具有一定的适用性;并根据实际泥饼形成段盾构掘进参数的变化情况,研究各掘进参数与泥饼形成的关系,分析不同渣土改良等泥饼处理措施的适用性。     

天祥大道站地铁盾构始发及掘进模式控制

本工程拟采用三台Ф6280海瑞克土压平衡盾构机作为了盾构隧道施工的设备,分别承担了左右线隧道的掘进任务。根据本工程岩土工程地质条件和周边环境,盾构机采用土压平衡式施工,以适应软弱地层、沙层、含水软岩等地层的掘进和地面沉降控制的需要。     

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.     

北京地铁14号线土压平衡盾构隧道穿湖风险分析

北京地铁14号线朝阳公园站—枣营站—东风北桥站区间盾构隧道施工要穿越朝阳公园湖,区间隧道采用加泥式土压平衡盾构施工。盾构机在湖底长距离掘进存在较大的施工风险,处置不当会造成重大工程事故。结合该工程穿湖段的地质特点和以往的工程经验,对盾构穿越朝阳公园湖的风险点进行辨识与分析;基于风险分析结果提出了相应的风险规避措施,保证了盾构的顺利掘进。     

富水砂卵石地层盾构机选型与参数优化分析

针对西安地铁六号线长距离隧道盾构下穿富水砂卵石地层，结合已有的掘进技术经验，对选型主控因素进行了分析，确定了该区域盾构掘进选用土压平衡盾构机的选型方案。内容着重对6 m直径的V字坡隧道工程选用的盾构机外径、刀盘、刀具进行了理论计算与设计；结合现场实测数据的反馈，结果表明对盾构姿态、掘进速度、同步注浆等掘进参数不断优化，有效解决了刀盘结泥饼、刀具磨损等施工问题。     

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。     

富水砂卵石地层土压平衡盾构掘进渣土改良技术

土压平衡盾构机在富水砂卵石地层掘进过程中,由于土体流塑性差,土舱内的渣土无法及时排出,导致推进速度缓慢,盾构推力及刀盘扭矩增大等现象,易出现地表塌陷事故.为此,文章以成都地铁17号线一期项目盾构隧道工程为背景,进行砂卵石地层土压平衡盾构隧道施工土体改良试验研究.试验结果表明:采用泡沫剂或泡沫剂+膨润土作为土体改良剂对砂...