土压平衡式盾构机掘进性能评价方法

盾构机掘进性能是盾构机设计性能和施工操作复杂耦合作用的结果,依据盾构机掘进参数评价其掘进性能对盾构机刀盘结构设计和施工参数设定具有重要意义.在掘进参数基础上确定了影响土压平衡式盾构机掘进性能的评价指标,推导出刀盘扭矩和盾体推力的理论公式,基于性能评价指标构建了包括掘进能耗和效率的盾构机性能评价函数,并提出了盾构机掘进性能的参数化评价方法;通过结合现场施工数据对盾构机掘进性能进行了分析和评价,得出了掘进参数改进方法,并验证了其理论的正确性.该评价方法通过分析盾构机参数和地质参数可以评价盾构机掘进性能,并提供盾构机刀盘设计理论和施工参数设定方法.     

浅议小松盾构机与海瑞克盾构机在小～新区间掘进性能差异

广州地铁四号线小～新区间左、右线分别采用小松盾构机和海瑞克盾构机施工,本文分别从“刀盘与刀具、盾构尾刷以及螺旋输送机”等结构设计不同特点,来阐述海瑞克盾构机综合性能优于小松盾构机,并对小松盾构机提出了几点改良建议。     

大直径泥水平衡式盾构机系统施工用电特性分析

介绍了大直径泥水平衡式盾构机系统的实际用电特征,从盾构机系统的设备组成及工作流程,分析本类盾构机的施工用电特征产生的原因,为此类盾构机系统临时施工供电设计方案提供参考。     

土压平衡盾构机刀具的维护与管理措施

德国海瑞克公司生产的土压平衡式盾构机是目前世界上先进的盾构机,广泛应用于世界各国城市地铁的施工建设.由于盾构机是目前最昂贵的施工设备,因此,对盾构机最主要部件——刀具进行维护与管理能够大大提高其使用寿命.     

土压平衡盾构机主体部分介绍

首先介绍了土压平衡盾构机的工作原理,继而从盾构机的主体部分分别描述了各个部件的结构和作用,对读者了解盾构机的主体部分有指导意义。     

EPB盾构机工作面土压力和油缸推力合理优化

基于Rankine的主动和被动土压力理论,采用解析方法建立了合理确定EPB盾构机工作面压力方法,给出了EPB（Earth Pressure Blance）盾构机随埋深和土体力学参数的变化关系。根据力的平衡原理,推导了EPB盾构机推力与盾构机埋深、土体力学参数和盾构机几何尺寸的解析表达武。数值计算结果表明,所提出的推力计算方法与现场实际采用的数值基本一致。     

大直径泥水盾构系统管理与典型故障分析

通过对北京地下直径线大直径泥水盾构机典型故障的分析，提出了相应的处理办法和预防措施。同时通过对油样分析，有预见性地对盾构机进行维护保养，客观上使盾构机完好率得到了保证。并在施工过程中引入了“零库存”和工厂化管理等一套科学的设备管理理念及方法，提高了盾构机完好率，保证了盾构机的正常施工。     

基于WOA-LightGBM的盾构切削锚杆参数预测

在对锚固地层工程特性分析的基础上,提出了6个可指代锚固地层特性的工程相关指标,将3个盾构机可操作参数一并纳入输入特征,并以盾构机贯入度和刀盘扭矩作为盾构机掘进性能的输出指标,构建了一套适用于盾构机穿锚问题预测的模型指标。依托武汉地铁实际工程,收集了盾构机穿锚实时掘进数据,采用LightGBM方法分别搭建了贯入度和刀盘扭矩预测模型,并利用鲸鱼优化算法（WOA）对LightGBM内的超参数进行寻优,最终得到WOALightGBM预测模型。结果表明,构建的盾构机穿锚模型指标具有一定的合理性,可成功预测盾构机穿锚掘进性能;与传统BP、ELM神经网络相比,WOA-LightGBM预测模型耗时相近,在预测精度方面有着明显优势。     

盾构机电气组成系统与常见故障处理分析

盾构机是隧道掘进常用设备,具有开挖切削土体、拼装隧道衬砌、输送土渣、测量导向纠偏等多项功能,而电气系统是支撑盾构机各项功能实现的重要组成部分,由于日常使用时间长、工作环境恶劣,电气系统也成为故障发生频率较高的组成部分。为实现盾构机的安全、稳定运行,降低电气系统故障发生率,该文对盾构机及其电气系统的组成进行概述,并分析常见故障与处理措施,最后探究电气系统的维护与检修方案,以便科学处理故障,维护盾构机运行状态稳定,并提高电气系统故障预防能力,减少影响盾构机稳定运行的因素,保障掘进安全、顺利进行,规避停机维修。     

大国重器——盾构心脏

作品摄于杭州2022亚运会重点配套建设项目——杭州地铁8号线钱塘江过江隧道工程工地. 该工程使用的盾构机,是我国拥有自主知识产权的隧道施工重器.工程初期,盾构机下井是最重要的工作之一,作为盾构机部件现场组装的重要工作——盾构机刀盘的刀具焊装必须先行.该项工作的工作量大、焊接质量要求高,焊工们为确保工作进度,连夜挑灯焊装盾构机刀盘的刀具……     

基于太原市地铁建设的土压平衡盾构机应用研究

介绍了盾构机的分类,并立足于太原的地质条件,重点论述了土压平衡盾构机的组成及其工作原理,指出了盾构法隧道施工中应注意事项。     

浅析盾构技术

盾构机是隧道施工的主要机械,盾构技术是伴随盾构机而发展的一项重要技术。本文介绍了盾构机的基本原理、分类、适用范围,简述了相关的盾构技术以及有关技术问题,展望了盾构技术的发展。     

基于模糊层次分析法的岩溶区土压平衡盾构适应性评价

土压平衡盾构作为一种较为先进的隧道掘进机械,由于其安全、可靠等优势,在我国的城市地铁隧道工程施工中得到了广泛的应用。我国南方地区岩溶地层非常普遍,土压平衡盾构在岩溶地层中掘进容易产生“栽头”、刀具不均匀磨损等问题,因此评价岩溶地层条件下土压平衡盾构的适应性是非常有必要的。本文依托南宁地铁4号线2标相关盾构隧道工程,分析岩溶区各方面因素对土压平衡盾构适应性产生的影响,通过层次分析法确定最终的土压平衡盾构在岩溶地区的适应性评价指标,参考已有研究成果结合模糊数学方法确定评价指标的隶属函数,构造了岩溶区土压平衡盾构适应性评价模型,提供了岩溶区土压平衡盾构适应性评价方法。以南宁地铁4号线2标“良良”、“体良”和“清龙”盾构区间所采用的土压平衡盾构机为应用实例,现场盾构施工情况与本文提出的评价方法的评价结果匹配较好。本文提出的岩溶区盾构适应性评价方法对类似地层盾构机评价及应用具有一定的指导意义。     

砂土-灰岩地层泥水平衡盾构机泥水舱压力及总推力计算模型

泥水平衡盾构机在上软下硬的砂土-灰岩复合地层中掘进,掘进参数的确定难度较大。在均一地层中,砂土地层中掘进参数的计算包括泥水舱压力和总推力,灰岩层中由于岩体自稳性好,因此只需考虑总推力即可。基于太沙基松弛土压力理论推导均一地层中泥水舱压力和总推力的计算模型,以均一地层的计算模型为基础推导出砂土-灰岩复合地层泥水平衡盾构机泥水舱压力及总推力的计算模型,并结合实际工程验证了模型的正确性。研究成果可为盾构机在复合地层的施工参数确定提供新思路,并为后续类似工程提供参考。     

盾构智能辅助施工系统中推力研究

根据盾构推进时所受阻力和地质情况,建立盾构力学模型,推导出千斤顶各区推力和总推力的理论计算公式,并将理论计算值与实际测量值进行比较,验证了理论公式的正确性;利用盾构前向探测系统判别地质类型,获取相关参数进行推力计算;根据现场施工数据,寻找盾构处于不同运行模式时各区压力的比值规律;综合以上因素设计盾构智能辅助施工系统,为司机确定推力数值和各区压力分配提供参考,使盾构沿预设的隧道理论轴线推进,有利于提高施工质量.     

姿态偏转引起的复合地层双模盾构卡机事故

双模盾构在复合地层中掘进时,刀具损耗及异常磨损的频率提升,盾构掘进姿态难以控制。最终导致隧道开挖直径减小,引发卡机事故。为了分析盾构姿态偏转及扩挖间隙纵向非均匀分布对盾壳受力特征的影响,本文依托深圳地铁13号线白应区间,利用FLAC3D计算了盾构在掘进时所受的围岩压力,研究结果表明：(1)卡机断面处边滚刀发生了严重的磨损和偏磨,最大磨损量为25 mm。复合地层中掘进参数出现明显波动,盾构更易发生向上的偏转;(2)上软下硬复合地层中,盾壳上部所受的围岩压力较大,地层交界位置出现应力集中现象。盾构姿态偏转时,盾壳前端应力的增长相较盾尾更为显著。盾构向一侧偏转时,相应位置盾壳承受的法向应力增加;(3)盾构姿态向上偏转相较于向下偏转更易引起卡机事故。当偏转角大于±0.5°时,盾壳所受摩阻力迅速增加,在盾构掘进时应尽可能保证盾构处于水平,或小角度下倾姿态。     

盾构姿态的模糊控制方法

对盾构的姿态控制进行了模糊控制方法的研究 .针对盾构控制的特点 ,提出了一种“先分后合”的模糊控制器的设计方法 ,这一方法可以大大减少控制规则的数量 ,从而极大地减少了确定这些规则的工作量 ,而且使控制器的性能易于调节 .仿真结果表明了方法的有效性     

日本隧道盾构技术的发展和成就

本文综合介绍了日本盾构隧道技术的发展背景、发展过程和现状;简述了其典型的新型盾构机、新型盾构机挖掘技术、衬彻技术和其它特殊的隧道盾构施工技术。     

盾构机复合岩土层掘进刀盘弯矩特性分析

针对盾构机在掘进过程中上软下硬的复合地质结构,建立了其刀盘截面圆模型,基于单个切削刀和盘形滚刀的切削机制,建立了复合岩土层掘进时刀盘平面内总弯矩分析模型,分析了与刀盘接触的撑子面内,不同软土面积分数的复合地质条件下,刀盘旋转掘进过程中的弯矩动态特性.结果表明:刀盘平面内2个方向的弯矩与刀盘旋转角分别呈正弦和余弦曲线关系;弯矩波动振幅随撑子面内软土面积分数的增加而降低;当刀盘截面圆内软土面积分数为50%时,其弯矩最大.     

盾构机水幕阻烟效果的数值模拟

在狭长隧道施工过程中发生盾构机外部配电箱失火的情况下,创建了隧道、火源和通风管道等的网格模型,研究了盾构机水幕系统的阻烟效果.同时,针对原盾构机水幕系统缺陷提出了改进的设计方案,验证了改进后水幕系统的阻烟效果,并分析了水幕系统喷淋头的数目及其水流量对狭长隧道内部烟气扩散的影响.结果表明：开启水幕,可以有效阻止外部烟气向盾构机内侧扩散,保证掘进面附近工作人员的相对安全;合理的喷淋头布局,可以使水滴粒子分布更加均匀,能够更好地阻止烟气的扩散;适度增加水幕系统喷淋头的数目及其水流量,可以提高水幕的阻烟效果.