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。     

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．     

地铁区间软土隧道复合式土压平衡盾构适应性改造技术

针对某地铁六号线某区间工程特点,对复合式土压平衡盾构进行了盾体外径扩大、刀盘刀具更换和推进系统改造,并就改造后的刀盘结构和刀具配置掘进软土地层进行了详细的适应性分析,现场成功进行了100环管片掘进试验,得出了盾构机总推力、刀盘扭矩和转速、掘进速度、土压力以及同步注浆量等掘进参数,验证了改造复合式土压平衡盾构掘进软土地层...     

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。     

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,     

盾构法施工在地铁中的应用

随着技术的进步,盾构技术的出现使得掘进效率更高,且盾构技术的适用范围较广,在国内得到了广泛地应用。本文首先简要介绍了盾构技术,并对我国地铁隧道施工所采取的矿山法、盖挖法、明挖法、暗挖法和盾构法五种方法进行了对比分析,针对土压平衡式盾构机介绍了盾构法施工的主要技术参数,并以已建成的深圳地铁5号线盾构法穿越铁路区间隧道为例详细介绍了盾构法施工在地铁中的应用。本文为盾构法在地铁中的应用具有一定的参考价值。     

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.     

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。     

盾构掘进参数的统计试验与优化控制

盾构掘进参数的变化与控制对盾构自身及周围环境的影响是十分关键的.结合天津地铁建国道站至天津站区间盾构施工参数记录,针对盾构掘进过程中的掘进速度和力学掘进参数进行了分析与模糊统计试验,并提出了针对力学掘进参数的优化控制措施.研究结果表明:盾构机掘进速度过高或过低均为盾构机掘进的不利工作状态,存在一个盾构机掘进的最优工作状态;基于模糊集合理论,定义了盾构力学掘进参数在各自最优取值范围内的工作状态,为其"正常掘进状态",相应的掘进速度、力学掘进参数的最优取值范围可以应用于制定对地表沉降的优化控制措施,为满足地表毫米级沉降要求提供了有效保障.     

富水粉细砂层盾构下穿湖泊风险分析及控制——以太原地铁2号线下穿迎泽湖工程为例

太原地铁2号线盾构隧道采用土压平衡盾构施工方式,盾构区间按照设计需要下穿湖泊穿越富水粉细砂层。为了保证盾构施工安全平稳通过,合理控制土压平衡盾构下穿湖泊的风险源,对风险产生的机理和如何控制风险进行了研究。分析了盾构穿越富水粉细砂层主要风险:含水地层盾构螺旋机喷涌机理,盾构通过后盾尾空隙沉降较大原因,盾尾密封失效风险。针对风险控制提出包括调整渣土改良参数,优化同步注浆配比,对盾构机尾刷改造等措施。工程实践表明,在富水粉细砂层中掘进,将高分子聚合物浓度创新性地提高到10/1 000,可以有效控制螺旋机喷涌,降低盾构下穿湖泊时湖底坍塌、湖水倒灌风险;通过将第三道盾尾刷由钢丝尾刷改造为钢板尾刷,有效减小了盾尾刷磨损导致盾尾密封失效风险;优化盾构掘进过程中同步注浆浆液的配比,使其凝固时间由6 h变为4 h,有效控制了盾构通过后的盾尾空隙沉降过大风险,最终湖底监测点测得累计沉降25.33 mm,取得了较好的施工效果。     

地铁盾构空推过暗挖隧道施工关键技术

地铁盾构技术是当前城市地铁施工中应用比较广泛且是一种重要的施工技术,它是使用盾构机在地面以下掘进暗挖隧道的施工方法,地铁盾构法具有自动化程度高、施工速度快、省时省力、成洞较快以及不受外界气候影响等特点,在隧道洞线比较长且埋深比较大的情况下,它是一种更为经济合理的施工方法。而一般使用的复合式土压平衡盾构机对于长度超过100m,且岩石单轴抗压强度超过100MPa的地层,直接采用盾构法施工存在较大难度,常采取矿山法初支+盾构空推的形式。本文通过对地铁盾构空推过暗挖隧道施工过程中的注意问题进行分析,对地铁盾构空推过暗挖隧道施工关键技术进行探究。     

浅谈西安地铁盾构过车站施工技术

盾构过站技术一直是困扰盾构施工过程中的重要问题,盾构过站指的是在盾构法施工过程中,盾构机在掘进完毕后,机器通过车站、暗挖区间、明挖区间然后二次始发掘进技术,在各个不同的施工环境下,有不同的过站方法。本文通过介绍西安地铁盾构过车站所采用的弧形导台法过站技术,提供一种新型的盾构过站方案。     

兰州地铁富水砂卵石地层土压平衡盾构施工关键技术

兰州地铁盾构掘进施工穿越富水砂卵石地层对盾构掘进施工产生不利影响,在具体施工过程中容易造成刀具磨损程度高、刀盘及螺旋机容易卡死、土仓渣土极易板结、地表沉降控制难度大等难题,不仅对项目产生较大的经济损失,而且还严重影响工期进度,处理不当时极有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,通过借鉴成都地铁施工经验和相关文献,结合兰州地铁施工具体情况,不断优化盾构掘进参数,将施工影响降低到安全警戒范围之内,通过总结,提出富水砂卵石地层盾构掘进参数控制参考值,希望能对此类地质情况下土压平衡盾构施工有所帮助。     

长沙地铁1号线盾构掘进参数对地表沉降影响分析

为了研究长沙地铁施工中土压平衡盾构掘进参数对地表沉降的影响,本文基于长沙地铁1号线北辰三角洲站~开福寺站盾构区间隧道工程实例,统计了土压平衡式盾构在该区间段的部分掘进参数,并初步分析了参数之间的关系,进而通过数值模拟的方法分别探讨了地层种类、掘进压力、盾尾注浆压力等不同施工工况下的地表沉降响应.研究结果表明:测点沉降值随着隧道范围内圆砾或卵石成份含量增多而增大,但增大趋势总体上在减小;掘进压力对地表沉降的影响小,但地表隆起值与掘进压力成正相关,当掘进压力超过0.3MPa后,隆起的幅度急剧增大;盾尾注浆压力提高1倍,地表沉降可减少10%以上,但过高压力值反而会引起管片应力急剧增大.     

隧道掘进对周围土体的沉降影响分析

以盾构掘进工程为研究对象,建立了关于盾构掘进和的管片衬砌的力学模型,研究了由盾构机掘进施工过程对周围土体造成的影响.用ANSYS数值分析软件对所选取的盾构掘进隧道和足够大断面区域土体进行分析,采用Soild45单元来模拟土体和该区域之间的联系,并通过杀死和激活单元来模拟土体的掘进过程.研究结果表明,当盾构机掘进、管片衬砌及注浆的过程中,研究对象会发生沿Y轴对称的非线性变化,沉降量在隧道孔的上下两端达到峰值,但在孔的左右两侧位移量较小.盾构隧道的开挖、建环对地层的影响范围大体呈"V"型,在该地层下地标一倍洞泾以外沉降量较小,且模拟量略小于仪器监测值.     

地铁区间盾构隧道施工的掘进单元控制法

为探索复杂多变地层和环境下盾构精细化掘进技术,提出以掘进单元链取代传统按区间控制的理念,定义了掘进单元的内涵、划分原则、划分步骤和应用条件,并进一步形成了一套地铁区间盾构隧道施工的掘进单元控制方法.最后将掘进单元控制法运用于杭州地铁1号线穿越钱塘江工程,针对性控制55个掘进单元,首次成功采用土压平衡盾构穿越钱塘江.     

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。     

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.     

花岗岩球状风化发育区盾构施工特点分析

花岗岩发育地区球状风化体(俗称"孤石")的分布直接影响城市轨道交通工程的盾构施工。基于华南地区花岗岩球状发育区盾构施工工程案例,分析了在这一特殊地质环境下盾构施工在盾构机选型和盾构推进过程中参数控制相关问题,提出花岗岩球状风化体发育区盾构施工应合理选择盾构机,在孤石地层掘进时应控制掘进速度、刀盘扭矩、盾构机的推力,刀盘的贯入量以及刀盘的转速等施工参数,做到平稳掘进,减少对地层的扰动。