大断面硬岩地层盾构注浆及姿态控制理论

为了确保盾构在硬岩地层掘进期间自身及周边建构筑物的安全,依托穗菀深某城际项目,在中、微风化花岗岩地段,针对大断面盾构掘进技术展开研究,从掘进注浆、掘进控制等方向入手,经理论分析及现场采用印证,最终得出:在大断面硬岩地层,采用豆粒石注入+双液浆填筑技术能够有效保证成型管片姿态及质量;姿态发生异常时,掘进期间采取缓纠、远点纠偏技术能够保证盾构及环境安全。

硬岩地层超深基坑桩锚支护体系受力与变形特性实测分析

为探究硬岩地层超深基坑桩锚支护体系随基坑开挖的受力与变形演化规律,依托于崂山公卫中心基坑支护工程,对南侧支护完成区域基坑的预应力锚索轴力、基坑水平和竖向位移进行了实时监测,分析桩锚支护体系在该地质条件下的力学性能,探讨锚索轴力急速下降与基坑水平位移增大的影响因素。研究表明:预应力锚索轴力持续、急速的下降与基坑紧邻原状山体的土压力和北侧后挖区域的持续施工有关,工程中采取预应力锚索2次补偿张拉适用效果良好;基坑最大水平位移为19.98 mm,最大竖向位移为12.11 mm,南侧支护完成区域基坑支护体系的变形受后续施工区域的影响明显;桩锚支护体系在硬岩及土岩二元地层超深基坑中具有较好的适用性和可靠性。类似工程支护结构设计应重视周边地质环境、邻近区域持续施工等因素的影响。

高压富水硬岩地层双护盾TBM前置式超前注浆堵水技术研究

晋中引黄输水隧洞双护盾TBM施工穿越高压富水裂隙,掌子面高压大流量突涌水严重,采用常规后置式超前注浆技术对掌子面突涌水进行超前处置效果不佳,主要原因是受外插角影响,采用常规后置式超前注浆存在注浆目标区域受限、钻探效率低、超前注浆控制难度大等问题,难以形成有效的止水帷幕结构。对隧洞水文地质条件、突涌水情况及超前注浆技术进行系统研究分析,提出双护盾TBM前置式超前注浆堵水工艺,通过优化注浆设备,在掌子面处实施超前注浆堵水。开展现场注浆试验,对坚硬岩面钻孔施工、注浆材料、注浆参数控制及注浆段长优化等技术进行研究,并根据现场试验信息,不断优化注浆设备及工艺。通过对晋中引黄输水隧洞实施前置式超前注浆堵水技术,洞内平均出水量降至3 702m~3/d,降幅达75.9%,同时在一定程度上提高了TBM施工效率。实践证明该技术方法有效。

临近古建筑群硬岩地层深基坑锯切开挖施工技术研究

随着我国城市地铁车站建设数量的增加,基坑开挖近接施工常遇到近接地铁车站、临近高层建筑、下穿综合交叉换乘车站等问题。当遇见硬岩地层且禁止使用爆破法进行基坑开挖作业时,受到开挖施工难度和施工成本的限制,传统基坑开挖施工技术已不再适用。为解决上述问题,文章以福州地铁2号线车站深基坑工程为依托,对硬岩地层深基坑开挖施工技术进行了研究。结果表明,该工艺有效降低了硬岩地层深基坑开挖对临近古建筑群的影响,确保了深基坑开挖施工安全,降低了环境噪声污染,提高了岩石切锯效率,节约了施工成本,为类似工程提供了一定的参考。

硬岩地层下边缘滚刀安装倾角优化研究

硬岩地层下掘进机刀盘掘进工况恶劣,如果边缘滚刀的安装倾角不当,容易造成滚刀损坏、延误工期。采用LS-DYNA软件对边缘滚刀安装倾角进行仿真研究,得到第一把边缘滚刀的最优安装倾角,采用倾角差递减的方法进行边缘滚刀安装倾角的优化布置。研究结果发现:硬岩地层下第一把边缘滚刀的最优安装倾角为6°,边缘滚刀整体的破岩比能耗平均下降8.2%。本研究为硬岩地层下边缘滚刀的布置提供理论基础。

浅析盾构长距离下穿珠江航道硬岩地层施工技术

航道施工工程的地质构造较为复杂,其中重点体现在硬质岩石的特殊地层构造.航道下部的硬质岩层开挖过程中,遇到的复杂地层情况越来越多,隧道区间会遇到上土下岩地层、超软土地层和砂卵石地层等复杂的地质状况,盾构机刀盘刀具磨损问题更加突出,盾尾密封、泥浆管路磨损、开舱检修等问题也常发生在长距离掘进过程中.本文对目前我国盾构隧道长距离下穿珠江航道硬岩地层施工情况进行了归纳及总结,分析其施工过程,为未来盾构长距离施工技术的发展提供一定的借鉴.

土压平衡盾构机在富水硬岩地层快速掘进施工技术

随着城市轨道交通的高速发展、轨道交通线路网络规模不断扩大,交通线路在设计、施工时不可避免的受到地质条件影响,再加之施工期间安全、文明、环保要求愈加严格,传统的施工工艺在应用过程中受到极大限制,开挖施工技术显得非常重要和必要。由于现有开挖施工技术有限,且盾构法施工受水文地质影响较大。针对这一问题,提出了土压平衡盾构在富水硬岩地层快速掘进、有效控制地层压力、恢复地表沉降的措施。本文对富水硬岩地层快速开挖的施工方案进行了回顾和分析,提出了满足质量指标验收标准的详细参数计算方法和程序,为富水硬岩地层盾构掘进提供理论指导。同时在实际施工成果、技术支撑和分析评价材料奠定了该地区都市隧道掘进技术的基础。

大连极硬岩地层复合盾构刀具磨损的分析与预测

刀具磨损是盾构在极硬岩地层中施工遇到的难题之一,因此对刀具磨损的分析与预测对盾构施工意义重大。通过对大连地铁一号线101标段港湾广场站~中山广场站区间隧道盾构刀具进行磨损监测,利用偏最小二乘回归法,对在不同盾构掘进情况下刀具磨损的多组数据进行分析。根据自变量载荷因子情况,分别选取刀具磨损量为因变量,盾构机的贯入度p、推进速度v、刀盘转速n、盾构推力F、盾构扭矩T、土仓压力Ps、刀具半径L等掘进参数为自变量,选用部分自变量和全部自变量组合用于建模,并建立了偏最小二乘回归模型。筛选样本数据和全部样本数据,分别对建立的刀具磨损模型进行验证,并通过已有数据对刀具磨损进行分析与预测。研究结论表明在极硬岩地层中采用偏最小二乘法可以比较合理地选择自变量,同时建立的数学模型也能较好地对不同盾构掘进情况下的刀具磨损进行计算。

硬岩地层PDC钻头不良工况原因分析与改善措施

传统PDC钻头在硬岩地层钻进时,不良工况多,钻头寿命及钻进效率非常低。为了找出硬岩地层PDC钻头不良工况发生的原因,以四川元坝地区须家河组致密砂岩为例,建立单个PDC复合片切削岩层的模型,分别对模型中复合片及微小岩块进行受力分析,发现单个复合片受力随切入岩石弧长、岩石的内摩擦角及黏聚力的增加而增加。视所有复合片破岩的临界钻压及扭矩为整个钻头受到岩石的作用力,钻头受力超出转盘的输出钻压及扭矩会导致不良工况的发生。最后,从提高PDC钻头结构使其能适应硬岩钻进,及使用PDC钻头伴侣来改善PDC钻头的切削条件两方面提出了PDC钻头不良工况的改善措施。

长距离硬岩地层盾构施工关键技术研究

深圳地铁5号线布吉—百鸽笼区间隧道所处地层以硬岩为主,区间采用盾构法施工。对盾构长距离穿越硬岩地层时所遇到的技术难题进行研究,通过合理地配置刀具,选择适宜的掘进模式、掘进参数以及同步注浆参数,同时加强刀具的处理措施,顺利解决了盾构施工时刀具磨损严重,管片错台等问题。

盾构掘进富水硬岩地层管片上浮控制

盾构掘进富水硬岩地层管片上浮事故时常发生,严重影响盾构隧道质量和安全。通过以某地铁工程盾构隧道在富水硬岩段地层中掘进管片上浮控制为背景,首先,分析了富水硬岩地层盾构隧道管片上浮影响因素和成因机制,结合工程经验及本工程实际提出了管片上浮的预控措施;其次,采用ABAQUS仿真软件对本工程管片上浮进行模拟,在此基础上对管片上浮预控措施进行优化;最后,通过实际试掘进控制效果,对预控措施进行了再优化,直至管片上浮被控制在合理范围之内。通过该工程案例,以期为盾构掘进富水硬岩地层管片上浮的控制措施制定提供借鉴与参考。

硬岩地层暗挖斜井对下部既有运营喷锚隧道结构的影响分析

关于硬岩地层中既有隧道喷锚支护受邻近隧道施工影响产生的变形控制标准的研究很少,依托青岛地铁4号线人民会堂站斜井上跨3号线人汇区间工程为背景,采用MIDAS/GTS计算分析斜井施工对既有运营隧道的影响,并结合自动化监测实测数据进行研究,得到以下结论:采用超前小导坑非爆破+后续爆破扩挖减振爆破方案,产生的爆破振动速度满足爆破控制标准0.5cm/s;硬岩地层喷锚永久结构变形控制标准建议为:竖向及水平收敛≤3mm,爆破振速≤0.5cm/s;硬岩地层隧道施工的主要影响区≤0.5H,次要影响区为(0.5~0.8)H。

富水硬岩地层泥水平衡盾构掘进参数的优化分析

泥水平衡盾构穿越富水硬岩地层时,合理的掘进参数是盾构安全高效掘进的基础。依托青岛地铁8号线某区间泥水平衡盾构段项目,分析了盾构穿越富水硬岩地层的总推力及贯入度等参数。对刀具与岩体作用荷载值和刀具荷载设计值进行了计算,提出了盾构掘进参数的优化方案,并分析了优化后的掘进效率。结果表明:总推力可以控制刀盘贯入度,宜优先通过控制总推力增加盾构掘进速度;刀具与岩体作用荷载为4277.87 kN,远小于9528.22 kN的设计荷载值,故可适当增加刀具与岩体作用荷载至设计荷载值的75%;盾构总推力提升至18000 kN后,刀盘贯入度增加,每环开挖耗时较优化前减少了38.7%,施工效率增加了一倍。

硬岩地层盾构正面滚刀磨损规律与预测模型

针对盾构机在全断面硬岩地层中掘进遇到的刀具磨损严重的难题,结合青岛地铁6号线朝阳路站—峨眉山路站盾构隧道工程实例,采用多元回归分析的方法分析滚刀安装半径、地层参数、掘进距离与正面滚刀磨损量之间的关系。考虑盾构总推力、刀盘转速、刀盘扭矩、掘进速度、安装半径、岩石单轴抗压强度和磨蚀性指数等多重变量,构建正面滚刀磨损预测模型,分析不同轨迹正面滚刀的磨损特征,得出以下结论:(1)在800 m的掘进距离内,平均每个刀位换刀3.18次,随着滚刀安装半径增加,单把滚刀的累计换刀次数逐渐增加、平均掘进长度逐渐降低,其累计磨损量呈幂指数增加;(2)正面滚刀平均每延米磨损量随岩石强度增加呈幂指数增长、随磨蚀性指数增加呈指数增长,且拟合相关系数较高,表明以上参数对滚刀磨损有着关键作用;(3)构建的滚刀磨损量计算模型考虑了掘进参数、刀具安装半径、岩石强度和磨蚀性指数等因素,可对硬岩地层盾构正面滚刀磨损规律进行预测,此外,验证了滚刀磨损预测模型的准确性,预测值与实测值误差不超过13%。

硬岩地层双模式TBM卡机与脱困技术研究

为探究硬岩地层双模式TBM卡机与脱困技术,以青岛地铁八号线鞍山区间右线为研究对象,结合施工现场勘探及工程勘察报告,采用辅推油缸和定点爆破的方法,对双模式TBM在硬岩地质段卡机事故原因及脱困措施进行研究。研究结果表明,在辅推油缸的土里作用下设备整体向前位移累积11cm,TBM脱困失败;定点爆破的方法分为试爆、工作洞开挖、掌子面整体开挖、盾体上方整体开挖4个步骤。第8次爆破后向前空推爆破炸开的空洞2~3环。TBM推进正常,证明了该方案的可行性,研究结果可为类似双模式TBM在硬岩卡机脱困施工提供工程借鉴。

硬岩地层大跨暗挖车站二衬施作优化

二次衬砌结构与初期支护共同组成复合式衬砌。青岛“上软下硬”的特殊地层条件,在现有的隧道设计规范中,施工期间隧道的主要承载结构为初支,由于围岩与衬砌结构之间的受力情况还没有完全认识清楚,使得二衬在设计过程中过于保守,导致建筑材料浪费,浇筑二衬的工程量增大,工程成本增加,降低了经济合理性。以青岛地层为例,选取青岛地铁1号线某车站为背景,使用数值模拟,计算隧道围岩的变形及受力情况,结果表明通过有无二衬工况下的对比,二衬对控制模型整体及初支拱盖变形的作用很小,对地表以及拱顶沉降的影响也很小,因此可以建议在围压条件较好的硬岩地区中可减小二衬厚度或者考虑取消二衬。

全断面硬岩地层盾构隧道管片上浮控制技术研究

为了解决盾构在全断面硬岩地层中管片上浮的问题,确保管片衬砌的施工质量,结合广州7号线某全断面硬岩段的盾构施工,从力学条件和空间条件等方面分析了导致管片上浮的原因和机制,从盾构施工和设计等方面提出了减小管片上浮的新措施。包括:采用豆砾石回填灌浆工艺进行管片壁后填充、利用止浆环与隔水环防止浆液流失、半敞开式掘进提高同步注浆的填充效果、采用前盾底部设计千斤顶防止盾构栽头等。

硬岩地层中土压平衡盾构机的选型研究

土压平衡盾构机穿越全断面硬岩地层过程中,存在刀具磨损大、掘进工效低、刀盘盾体易卡死等问题。为提高该型盾构机在硬岩地层中的适应性,基于南京至句容城际轨道交通工程,结合区段内地层情况总结盾构机选型理论,研究硬岩地层中盾构机刀具、刀盘配置的合理性。提出调整刀盘开口率、确定适宜刀间距、提高刀具安装高度、配置超挖刀等措施,以满足实际工程需求,降低施工成本,并为后续工程及研究提供参考。

对硬岩地层地铁车站结构设计的认识与思考

结合青岛地铁试验段工程的设计与施工,分析了硬岩地层暗挖车站的埋深、结构型式、施工方法等问题,并对青岛地铁下一步的设计提出了建议。

长距离硬岩地层的盾构隧道施工技术探析

随着社会经济建设的不断发展与进步,我国交通运输业有了良好的发展空间,同时不断增多的车流量也给城市的交通带来了巨大的压力,特别是地面交通已经无法满足人们的需求,因此地铁的发展成为了人们关注的重点。文章对长距离硬岩地层的盾构隧道施工技术进行了研究,以期供读者参考借鉴。