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。     

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.     

砂土地层土压平衡盾构机适应性改造研究

针对土压平衡盾构机砂层施工设备磨损严重、土压建立困难、沉降不易控制等特点，结合西安地区全段面砂层特点，对投入西安地铁二号线运动公园站～北客站的土压平衡盾构机进行了适应性改造，就刀盘、螺旋输送器、闸门、盾尾注浆壳及加泥设备等关键部位改造进行了说明。工程实践表明：改造后的土压平衡盾构机能够适应砂层掘进，较好的完成了全断面砂层施工任务，可为同类工程盾构机改造或选型提供有益参考。     

盾构机刀盘与土体相互作用模拟分析

土压平衡盾构机的安全掘进施工主要依赖于盾构机刀盘与土体的相互作用,使得地表的变形得到有效控制。基于Rankine的土压力理论,研究了盾构机刀盘合理土压力的设置问题,模拟了盾构机刀盘与土体的相互作用。研究表明,仅从保证地表既不隆起又不沉陷的约束条件考虑,掘进工作面从主动土压力到被动土压力存在较大的范围。考虑到减少刀具磨损和节约能源问题,推荐理想的掘进工作面土压力为静止侧向土压力。     

盾构机密封舱土压力分布的有限元数值模拟

为了确定盾构机密封舱渣土的非线性本构模型及其模型中的参数,提出了基于三轴压缩实验数据的参数反演方法。基于土压力理论,建立了盾构机掘进工作面土压力分布模型。基于Duncan-Chang非线性双曲线本构模型,数值模拟了土压平衡盾构机密封舱内的土压力分布特性。数值模拟结果表明:密封舱隔板上的土压力与掘进工作面土压力存在压力差,其大小与刀盘开口率有关。数值模拟的密封舱内土压力分布场为密封舱土压力分布式控制系统提供了参考模型。     

砂卵石地层条件下盾构机设备的改进

根据成都地铁1号线盾构施工2标两台土压平衡盾构机掘进844m实际情况,分析成都地区盾构施工的重点、难点,尤其是盾构机掘进中如何解决超挖问题．提出在成都地区地质条件下土压平衡盾构机的改进设想,希望能为同类工程技术人员提供一些参考与借鉴．     

Φ6250土压平衡盾构机出渣能力设计计算

简要介绍了土压平衡盾构的排渣系统,指出了保持其土仓压力平衡的重要性。并以太重Φ6250土压平衡盾构机为考察依据,对该盾构机的螺旋输送机的排渣能力和皮带运输机的运输能力进行了设计核算。     

复合地层土压平衡盾构刀盘掘进参数

土压平衡盾构在复合地层中掘进时常出现推力和扭矩波动幅度过大的问题,为了研究盾构机在复合地层中刀盘受力特点,基于扩展模型建立了不同类型全刀盘掘土数值模型,研究了全刀盘Mises应力以及推力和扭矩的变化规律,验证了数值计算结果的合理性。基于室内土压平衡盾构掘进试验,研究了盾构机掘进参数在不同地层中的变化规律。研究结果表明,随着刀盘推进深度增加,各类刀盘Mises应力最大值呈增加的趋势。各类地层全刀盘掘进模型的推力及扭矩计算误差均未超过10%,利用扩展Drucker-Prager模型所建立的全刀盘掘进模型是合理的。土压平衡盾构掘进模型试验表明,随着中风化泥质粉砂岩地层占比逐渐增大,盾构机推力有增大的趋势;盾构刀盘扭矩先增大后减小,最后趋于稳定;出土器扭矩变化不明显。整个推进过程中盾构机推力变化范围为6.0～7.7 kN,扭矩变化范围为773.4～1 195.8 N·m,出土器扭矩变化范围为32.5～104 N·m。     

土压平衡式盾构机的组成及工作原理

本文详细论述了各系统基本控制原理和系统之间的联系。盾构中PLC起了很关键性的作用,每个电机的启动,各个控制柜内PLC模块的通讯和每个放大板的正常工作,都离不开PLC。挖掘切削功能的刀盘是整台盾构的主体,刀盘决定了盾构机掘进的快慢。螺旋输送机决定了盾构机的排渣能力。管片安装机性能决定了安装能力。推进系统是要给刀盘一个推进力,是直接影响掘进速度的一个因素,油脂系统的作用是润滑主轴承,盾尾密封,轴承密封。每个系统都是相互联系的。     

砂卵石地层土压平衡盾构掘进技术浅谈

随着地铁建设的蓬勃发展,土压平衡盾构机在全国得到了较为广泛的应用,但伴随而来的却是盾构掘进过程中遇到的地质情况越来越复杂,如果土压平衡盾构施工过程中不能进行很好的控制,极可能对周边环境产生较大影响,造成严重的后果和不良社会影响。兰州轨道1号线土门墩~西客站区间在掘进施工过程中采用"泡沫剂+膨润土+保压"掘进技术,有效地解决了盾构掘进过程中造成地表及建构筑物沉降过大、刀盘及螺旋机卡死、刀具磨损过大、刀盘扭矩及盾构机推力过大等问题,确保了该区间一次性顺利完成掘进,取得了良好的经济和社会效益。     

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。     

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。     

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。     

盾构运动过程的数值分析

采用模拟盾构推进过程的方法,对土的工程性质和盾构尺寸对盾构姿态的影响进行数值分析.通过分析得出了盾构单位距离角度的变化与地层基床系数和盾构尺寸之间的关系,为盾构姿态的控制提供理论依据,并为建立盾构运动过程的数学模型打下基础.     

豆砾石回填降低双护盾TBM卡机风险的效用影响分析

双护盾TBM掘进豆砾石回填速度对于围岩支护效果具有一定影响,以西藏某公路隧道护盾卡机段为研究对象,构建了双护盾TBM掘进过程数值模拟分析模型,以回填物强度变化直接反应回填时间同时考虑回填段长度变化,研究豆砾石回填对围岩屈服、收敛变形、护盾接触面积、设备推进所需克服摩阻力等影响规律,进而研究豆砾石回填工序对于降低双护盾TBM卡机风险的减灾作用。结果表明：豆砾石快速回填不会改变围岩收敛变形宏观分布特征,对围岩塑形屈服区的总体分布、屈服类型及体积具有一定影响;豆砾石快速回填可以控制围岩收敛变形,减小围岩与护盾接触面积,进而降低TBM推进所需克服护盾摩阻力,具有一定的降低卡机风险效果,但对于挤压变形较大洞段,需要与其他主动防控措施相结合采用,研究结果可为相类似工程进行双护盾TBM护盾卡机风险防控措施选择提供参考。     

基于AMESIM的盾构刀盘液压驱动系统多级功率控制模式研究

为使盾构机刀盘液压驱动系统在复杂地质层条件下节能降耗,在恒功率调速的基础上建立多级功率控制模式,即满载模式（100%全功率）,经济模式（80%全功率）,轻载模式（60%全功率）,实现功率的可调。并针对某型盾构机在软土与砂土两种地质层负载载荷随机变化,借助AMESIM软件对系统在三种工作模式下进行仿真分析和对比研究。结果表明软土地质层为保证盾构机的正常工作,选用满载模式或经济模式;砂土地质层为提高系统工作效率,降低能耗,选用经济模式或轻载模式。     

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.     

地铁盾构机的整体运输方案与实施

通过设计承载牛腿和均载梁将盾构机的集中载荷均布到400t液压全挂车上,经过施工组织,成功地进行了我国第一次的地铁盾构机整体运输．