盾构机密封舱土压平衡综合优化控制

为了实现盾构机掘进过程密封舱土压平衡的精确高效控制,提出了盾构刀盘系统、推进系统和排渣系统的综合优化控制方法.设计了以扭矩切深指数(TPI)和场切深指数(FPI)为特征输入参数的地层识别系统,然后建立了专家控制系统,根据地层识别的量化结果和控制规则给出刀盘转速的控制策略;在此基础上,提出了采用最小二乘支持向量机(LS-SVM)非线性预测控制方法来协调控制推进速度和螺旋输送机转速,并利用蚁群算法(ACS)滚动优化控制变量,实现密封舱土压平衡控制.实验结果表明即使在工况发生变化时亦能够很好地控制密封舱土压平衡,证明了方法的有效性,实现了盾构机土压平衡的多子系统协调优化控制.     

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。     

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。     

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。     

地铁隧道施工时盾构机下穿危房的施工方法

本文对地铁隧道盾构施工的风险进行了分析,研究了土压平衡盾构机下穿危房的相关技术。     

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．     

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。     

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。     

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.     

广州轨道交通盾构技术研究所：跨越新章 衔梦前行

正上个十年,广州轨道交通盾构技术研究所(以下简称"盾构技术研究所"或"研究所")在确立复合地层盾构施工理论概念的基础上,提出复合地层盾构施工"破、和、排"的治理理念并形成理论体系,开创性地研究及应用了土压或泥水平衡盾构技气压辅助平衡掘进技术、泥水-土压双模式盾构机及施工技术、衡盾泥辅助盾构施工技术、环保微差爆破技术等,为国内盾构施工技术发展提供了借鉴和参考,贡献出了绵薄之力。2020年,在习近平新时代中国特色社会主义思想指引下,     

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。     

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。     

软土区盾构刀盘扭矩分析及对地表变形影响

依托杭州地铁2号线某盾构区间段工程,提出适合杭州软土地区的土压平衡盾构机刀盘扭矩计算方法,并进行盾构掘进时地表变形与刀盘扭矩的相关性影响现场试验。研究结果表明:软土区刀盘扭矩可由7个计算影响因子组成,计算得到的理论最大扭矩与实测最大扭矩相差10%,吻合度较高;开挖面正上方的瞬时隆沉和刀盘扭矩与单环排土量的比值M呈正相关,即在扭矩一定的情况下,地表变形随着单环排土量的减少逐渐由沉降转变为隆起。     

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.     

基于离散元分析盾构动态掘进引起的无黏性地层主应力特征

为阐明土压平衡盾构掘进引起无黏性地层主应力响应特征,采用离散元方法建立土压平衡盾构动态掘进二维数值模型。在同一盾构掘进速率下,考虑不同土仓排土速率,分析盾构掘进引起的地表沉隆变化;取上、下2组极限排土工况,研究盾构掘进过程中排土速率引起的砂土地层主应力变化特征。研究结果表明:盾构掘进引起的地层主应力大小和方向的变化与土仓排土速率密切相关;在不排土工况下,地层主应力的量值和偏转明显,掘进引起地层主应力响应的范围要比排土工况的大,且主应力比排土工况的更不容易达到稳定状态。在排土工况下,掌子面前方会形成明显的应力释放区;在同一排土速度下,掘进过程中地层大、小主应力随盾构掘进变化趋势相似,但变化的程度不同。     

昆明某地铁隧道施工盾构机选型及分析

在城市地下空间开发中盾构施工工法被越来越广泛地应用,结合市体育馆站—西安路站及西安路站—省博物馆站两个隧道区间,介绍了盾构穿越过程中所面临的问题、影响盾构机选型的不利因素及选型原则。根据两区间洞身地质条件、经济性、适用性、地下水渗透情况及土压盾构和泥水盾构各自的特点等综合因素考虑,最终确定本工程采用土压平衡盾构。     

盾构穿越特殊地层掘进施工技术应用分析

针对郑州地铁2号线盾构法掘进施工过程中遇到的大量的姜石和胶结层,造成盾构机掘进迟缓、刀盘易"结饼"、扭矩增大等变化.从盾构机流体部分、电气部分、刀盘及回转接头等方面提出了改良措施,并对改良后的盾构机掘进速度、刀盘扭矩、总推力等参数和之前的数据进行拟合,分析改良效果.由于掘进隧道相邻既有建筑物,在进行路面沉降动态监测的过程中考虑了遮拦效应的影响,以保证施工的准确及安全性.这些改良措施提高了土体的流塑性,保证了土压平衡的建立,土体进入及排出土舱速度得到有效缓解,有效降低了刀盘的扭矩,而且刀盘扭矩的变化幅度也逐渐趋于平缓,避免了刀盘扭矩过大超过额定扭矩及刀盘"结饼"等现象.     

浅析土压平衡盾构机过富水砂层施工技术

富水砂层是具有良好的富水性和透水性的地层,在进行施工的时候是会遇到很多的问题的,对出现的问题进行解决,也能更好的促进土压平衡盾构机施工技术得到提高,同时也能更好的促进交通行业获得更好的发展.     

盾构铰接装置的能控性研究

以某型铰接土压平衡式盾构机为研究对象,分析该盾构机铰接装置的机构组成,采用矢量法建立相应的静力学平衡方程,得到从驱动力到末端力的力映射矩阵;针对该力映射矩阵的秩不是满秩的特性,提出求解液压缸驱动力对能控末端力分量的控制方法;并研究在铰接装置的切口环以不同姿态运动时,液压缸驱动力对末端力的控制能力,得到3个能控的末端力分量,为能控末端力分量的动力学方程的建立奠定基础.