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。     

盾构掘进中刀具、刀盘损坏及维修措施探讨

盾构工程施工中,盾构机在掘进中的换刀、刀盘修复等盾构机掘技术是盾构施工不可缺少的工序,特别是经过硬岩地层地段,同时换刀、刀盘修复的技术质量也是能否完成隧道贯通的基本保障,对隧道工程建设的进度、贯通和安全有着一定的影响,作者以广州市轨道交通五号线【潭-员盾构区间】工程为实例,简要阐述盾构机在施工过程中的换刀、刀盘修复技术和部份经验,以作类似工程参考。     

盾构刀盘扭矩与位移相关性分析

盾构刀盘扭矩是盾构施工参数的重要组成部分。为了明确盾构刀盘扭矩大小,以及扭矩对土体位移的影响,确保盾构隧道施工的高效和安全,以北京地铁14号线工程的现场测试和理论分析建立了扭矩各组成部分的计算模型。采用高频率采集数据的方式,结合现场测试的扭矩和盾构施工引起的土体位移,讨论两者的相关性。研究结果表明:刀盘扭矩由7个部分组成,其中与地层土体情况有关扭矩约占总扭矩的99%,刀盘与土体的摩擦扭矩占总扭矩的65%;定义了与扭矩、距离相关的f值,并得到测点单环位移变化量S与1/f成反比关系,即S与扭矩T成正比,与距离L成反比关系;S与1/f之间的相关性及匹配性较好,刀盘到达测点前S与1/f的相关性要优于刀盘通过测点后;施工时主要考虑刀盘到达前扭矩对土体位移的影响,周围土体主要为粉土的S与1/f的相关性要优于粉细砂。     

考虑多因素影响的饱和土盾构施工引起土体变形理论研究

基于半无限饱和土初值解,考虑挤土效应的刀盘附加推力、浆液蔓延与土体软化的盾壳摩擦力、浆液自重与环向不均匀分布的注浆压力以及浆液填充盾尾间隙的土体损失率等因素,对现有饱和土盾构施工引起的土体变形计算公式进行修正,建立盾构施工参数修正力学模型,并结合典型的饱和黏土工程案例进行验证分析。研究结果表明：修正后的饱和土盾构施工引起土体变形解与MINDLIN解、现有饱和土解相比,其结果和实测曲线更接近,可以较为准确地反映盾构掘进过程中纵、横向地表变形的特点;盾构施工参数对地表变形的影响具有滞后性,且土体损失引起的扰动沉降影响范围较其他参数更广;土体变形随深度增加而逐渐增大,沉降衰减速率也逐渐加快,影响范围主要在隧道轴线两侧10 m范围内;土体最大隆起量与浆液蔓延长度呈负相关,与注浆孔角度、软化摩擦因数呈一定的正相关,不同深度处浆液蔓延引起的土体隆起速率均相同,而对于注浆孔角度及软化摩擦因数而言,深度越深,土体的隆起速率越快。     

TBM刀盘与岩石相对刚度对盘形滚刀受力的影响分析

TBM掘进过程中,滚刀与岩石之间产生相互作用力.针对滚刀与刀盘受力的均衡性,提出刀盘与岩石相对刚度的概念,用刀盘厚度与岩石弹性抗力系数之比表示相对刚度,并分析其对滚刀及刀盘均衡受力的影响.建立刀盘与岩石相互作用的三维弹性支点力学模型,运用有限元方法对其进行分析.计算表明,刀盘上各滚刀分担的推力并非均匀分布,而是具有一定的差异性.刀盘与岩石相对刚度越大,地层相对较软,各滚刀推力越接近于平均值,刀盘以整体轴向位移为主,弯曲变形很小.反之,地层较硬,各滚刀分配的推力差异较大,刀盘整体轴向位移小,但产生明显的相对弯曲变形.为使滚刀受力均衡,应根据地层的软硬程度设计刀盘刚度并合理使用掘进参数.     

针对黄土和黏土地层的盾构渣土改良

<正>在土压平衡盾构施工过程中,最理想的土要具有良好的塑性、软稠度、内摩擦夹角小以及渗透率小等特点,以满足对开挖面的支撑和出渣要求。一般的土壤不具备以上特点,所以渣土改良在盾构施工中起着至关重要的作用。常用的渣土改良方法有:加水,泡沫,膨润     

夹矸煤层条件下硬岩掘进机刀盘结构优化

为更准确地获得硬岩掘进机在夹矸煤层掘进过程中刀盘的受力情况,基于EDEM软件建立岩层夹矸模型,并联合ANSYS有限元分析软件对刀盘截割不同岩石工况进行受载分析,并采用ANSYS软件的Design Explorer模块对刀盘结构参数进行优化设计.研究结果表明,随着夹矸层比例的增大,硬岩掘进机刀盘承受的载荷越大,即需要提供的驱动载荷越大;随着夹矸层位置越靠近刀盘中心,硬岩掘进机刀盘承受的载荷越小,即需要提供的驱动载荷越小.通过优化设计使得刀盘最大等效应力比优化前应力值降低了77.3%;其最小寿命比优化前提高了85.6%,在很大程度上可以确保刀盘的安全使用性能.研究结论更好的模拟硬岩掘进机实际掘进时可能会遇到的多种复杂地质条件工况,解决传统分析时截割岩石属性单一等问题,为硬岩掘进机刀盘设计和改进提供依据.     

双刀盘切向铣齿机的运动学原理

介绍了双刀盘切向铣齿机的结构,分析其运动学原理,提出了进一步研制的改进设想。     

基于石家庄地铁地质情况的土压平衡盾构机刀盘有限元优化设计

本文针对石家庄地铁某标段盾构施工地质情况,进行土压平衡盾构机的刀盘设计。在确定刀盘类型的基础上,利用Solidworks建立其三维模型,并导入Ansys Workbench进行结构分析,然后选配适合该地质条件的刀具并用"全覆盖法"进行布置,最后提出了增加刀盘耐磨性和改良渣土的措施。基于前述设计加工制造的刀盘在施工中取得了很好的效果。     

TBM刀盘滚刀布置对倾覆力矩的影响规律

综合考虑刀盘重力、刀具位置和倾角以及刀盘旋转角度因子,建立单把滚刀受载产生的力矩模型;基于单、双螺旋线刀具布置特征,建立不同刀具布置形式下的刀盘倾覆力矩模型,为刀具优化布置提供理论依据;分析3个直径为8m级刀盘的刀具布置规律,计算中心滚刀、正滚刀、边滚刀这3个布刀区域的倾覆力矩,对比3个刀区倾覆力矩产生差异的原因.研究...