复合地层盾构刀盘结泥饼的三种过程及防治措施

通过对复合地层盾构掘进过程中出现的结泥饼现象的深入分析,研究其形成的内外因素,推导出三种情况的结泥饼的过程和原因,通过对结泥饼成因的研究提出了盾构机渣土改良系统的微改造方案,形成了一套适应复合地层盾构掘进的渣土改良参数,从设备微改造、掘进工艺控制、添加剂使用等措施方面完善了复合地层盾构掘进的关键控制技术,以期对于类似工程有一定的借鉴意义。

渣土改良对刀盘结泥饼的影响分析

隧道盾构施工穿越不良地质易发生结泥饼现象,进而引起刀盘磨损、施工进度延缓等问题。基于此,以长沙地铁1号线南湖路-铁道学院区间隧道为研究对象,通过现场监测分析盾构掘进参数异常现象。结合塌落度试验、渗透试验、直剪试验,分析不同泡沫掺入比对改良渣土的塌落度、渗透性以及抗剪强度的影响。研究结果表明:当隧道掘进至不良地质后,盾构掘进参数发生异常,在合理的范围内添加泡沫改良剂,有利于盾构机掘进施工。

泥水盾构刀盘结泥饼形成原因及防治技术

泥水盾构在粘土层、粉质粘土层及泥质粉砂岩等地层掘进过程中,极易在盾构刀盘面板形成板结的泥饼。泥饼的存在,不仅会增大盾构刀盘扭矩,降低施工效率,还会堵塞排浆管的吸浆口,严重影响施工进度和施工安全。本文以北京铁路地下直线泥水盾构施工为例,从盾构穿越的地质情况、盾构设备选型、泥浆指标、盾构施工过程控制等方面对刀盘结泥饼的形成机理进行了深入的分析,根据实际情况采取了一系列防治刀盘结泥饼的施工措施,为类似工程总结出了预防和清除刀盘结泥饼实用的方法和措施。

数据和知识双驱动下的土压平衡盾构结泥饼事件预警模型

针对施工中结泥饼事件成因机制复杂、预判难度大的问题,从数据建模和知识推理2种角度综合判断盾构结泥饼事件概率。从数据建模角度,采用无阈值递归图转换和极限学习机自编码器技术建立基于施工多维时序数据的结泥饼异常诊断子模型;从知识推理角度,提取土压平衡盾构结泥饼事件规则,形成事件诊断知识库,建立基于历史施工经验的结泥饼事件诊断子模型。基于2个子模型输出结果,采用综合概率法,建立数据和知识双驱动的结泥饼事件预警模型。实际工程应用表明:数据和知识双驱动的预警模型能够有效预测结泥饼事件,且预警效果优于单一形式的子模型,较子模型的误报率更低,预警时间早于人工发现的结泥饼事件,为工程安全提供了技术保障。

盾构刀盘结泥饼问题研究进展

盾构穿越黏土地层时刀盘结泥饼是困扰工程界的世界性难题。在广泛分析文献的基础上,讨论了现有泥饼防治技术及工程应用情况,综述了国内外关于泥饼形成机制的研究发展历程、最新研究动态和试验手段,介绍了刀盘刀具热力耦合的相关研究。在对关键问题分析的基础上,总结了已有研究关于泥饼形成机制和防治技术的思路和方法及存在的局限性,展望了盾构穿越黏土地层结泥饼问题的发展方向,以期为后续更合理、科学地解决结泥饼问题提供参考和建议。

掘进机黏性渣土结泥饼机制及聚合物改良研究

针对掘进机在黏性地层中施工刀盘结泥饼的问题,以无锡地铁4号线某矩形顶管工程为例,通过添加不同质量的聚合物对不同含水率的渣土进行改良,测试改良前后渣土的黏附强度、不排水抗剪强度及高温环境下渣土的保水能力,并通过液塑限变化分析渣土改良的机制,借助泥饼形成风险分区图评估泥饼形成的风险与改良效果。研究表明:1)添加聚合物和水对渣土黏附强度有一定影响,增大含水率能显著降低渣土的黏附强度,当渣土含水率为35%~45%时,添加聚合物能有效降低渣土的黏附强度;2)含水率的增大会降低渣土的不排水抗剪强度,而添加聚合物能有效增强渣土的不排水抗剪强度,当添胶比达到0.15%后增强效果显著;3)聚合物能提高渣土的液限和保水能力,保证渣土的流塑性满足施工需要;4)结合泥饼形成风险分区图,比较渣土-金属界面的黏附强度和渣土的不排水抗剪强度,可以综合判断黏性渣土结泥饼的风险和改良效果。

泥质粉砂岩地层泥水盾构防止刀盘结泥饼针对性改进

文章以南昌市轨道交通1号线泥水盾构工程为背景,针对泥质粉砂岩地质条件下盾构施工过程中出现的掘进参数异常(平均掘进速度为6~10 mm/min,刀盘最大扭矩达到3 200 kN·m)、刀盘结泥饼、碴土结泥团等不良现象,从刀盘开口率设计、刀具布置及刀高设置优化等方面进行了刀盘刀具配置针对性设计,以降低出现结泥饼现象的可能性;同时,在分析泥水盾构冲刷系统工作原理的基础上,结合地质特点,对原冲刷系统进行了改造与优化分析。工程应用结果表明,改进后盾构掘进速度能够达到20 mm/min,总扭矩能被控制在2 000 kN·m以内,满足了工程施工需求。

复合地层盾构机刀盘结泥饼成因及预防措施

复合地层盾构掘进中,盾构机刀盘结泥饼问题是影响地铁隧道施工的一大难题。泥饼的存在,不仅会造成盾构机刀盘扭矩和推力的增大,推进速度减慢,施工效率降低,还会造成刀具磨损,进而导致盾构机损坏,甚至严重影响施工进度和施工安全。本文以福州地铁某区间隧道工程为例,从区间隧道的地质条件、盾构机刀盘的开口率、刀具的启动扭矩与复合地层不同土层强度变化较大的矛盾、土仓长时间充填黏性土、渣土改良及掘进模式等五个方面分析了泥饼形成的原因和机理,并提出了防止泥饼形成的施工措施,提供了解决此类问题的思路及途径。

盾构施工新型防结泥饼泡沫剂的研制与应用

针对黏性土层内摩擦角小、黏聚力大、渗透系数低等特点所导致的土压平衡盾构掘进中易发生土体黏附刀盘、土舱结饼堵塞等难题,研制黏土地层专用分散型泡沫剂DCA,并在高液限、强塑性黏性土地层盾构区间进行应用。通过对新型泡沫剂应用期间盾构掘进参数分析以及与同种地层其他泡沫剂的使用情况对比,对泡沫剂的应用效果进行评价。应用结果表明: 1)分散型泡沫剂DCA的碴土改良效果与现场使用的某进口泡沫剂相当,产品性能优于国内同类产品,满足强风化泥岩地层及砂卵石夹泥岩复合地层盾构施工对碴土改良的要求;2)使用分散型泡沫剂 DCA每环可节省10%~ 15%的材料用量,成本较优,经济效益明显,具有广泛的推广应用价值。

盾构机刀盘结泥饼防治探讨

卵石与泥岩复合地层由于其交接面不规则,盾构机掘进时,因刀盘构造不合理及渣土改良不到位,很容易使刀盘结泥饼,若不及时处理,将造成泡沫管堵塞、刀盘卡死、刀具偏磨、螺机喷涌、多出渣等严重的后果。项目部要从地质勘察、盾构选型、人员配备、工序衔接、成本控制等方面着手,防止刀盘结泥饼,以节约施工成本,提高盾构施工效率。

无水粉质黏土、粉细砂复合地层盾构机刀盘结泥饼成因分析及预防措施研究

复合地层盾构掘进中,盾构机刀盘结泥饼是城市地铁隧道施工中的一个难题。文章结合石家庄地铁2号线嘉华站~南位站区间无水粉质黏土粉细砂复合地层、盾构机自身设计制造及施工控制等因素对刀盘结泥饼的原因进行分析,提出了防治刀盘结泥饼的措施,对类似地层盾构掘进具有指导意义,并提出了解决此类问题的思路和途径。

解决砂卵石地层中盾构机刀盘结泥饼的方法探索

本文通过对成都地铁某区间隧道盾构掘进中出现的盾构机刀盘严重结泥饼现象，深入剖析造成的原因，排除表面的简单的原因，找出真正的本质原因是牛腿内无加泥加水设施，导致泥饼从圆心逐渐向面板四周堆积和扩散，最终整个面板被“糊”。敢于从盾构机本身查找原因，大胆地对设备的局部进行改进，通过实践验证判断正确。在后续的盾构掘进中施工很顺利，取得了良好的经济效益和社会效益。

浅谈土压平衡盾构刀盘结泥饼预防及治理措施

泥饼是盾构刀盘切削下来的细小砂土颗粒、碎屑在土舱内重新聚集而成的半固结和固结状的块状体,泥饼的存在加重了盾构机刀盘和刀具的负荷?,常常使掘进参数出现突变,使施工效率大大降低.如果掘进速度过慢时滚刀不转,进而又容易造成刀偏磨.解决刀盘结泥饼现象是保证盾构顺利施工的前提.

大断面长距离泥质粉砂岩地层泥水盾构结泥饼现象及对策

杭州某公路项目,采用15米级超大直径泥水盾构进行主线隧道施工。在泥质粉砂岩地层中掘进时,刀盘易结泥饼,滚刀刀箱结泥饼后易导致滚刀偏磨。通过实测数据推算出刀具在泥质粉砂岩地层中的磨损系数,计算刀具的理论使用寿命。研究发现合理的泥浆指标管理、环流洗舱措施、选择合适的刀具等可以有效地缓解刀盘结泥饼的情况,延长刀具使用寿命。

超大直径泥水盾构常压刀盘防结泥饼措施的探讨

以某海湾隧道超大直径泥水盾构为例,主要研究分析超大直径泥水盾构常压刀盘泥饼形成原因和防治解决措施.从盾构施工时穿过的地质、盾构选型、施工掘进参数控制、泥浆参数等方面,对超大直径泥水盾构结泥饼采取的一些方法进行分析和总结,对超大直径泥水盾构常压类刀盘防结泥饼做出合理的建议.

高温高压泥饼胶结模拟评价系统的研制与应用

根据模拟实际钻井过程中泥饼的形成、冲洗液对泥饼的冲刷、固井液的动态顶替、固化胶结的实际情况,提出了仿真型高温高压泥饼胶结模拟评价系统的设计思路,研制了模拟评价系统,实现了对地层渗透性、井下温度、压力和钻井工作流体动态循环的模拟。该仪器可对钻井液泥饼、冲洗液、固井液胶结质量等多项性能进行评价。文章对该模拟系统的组成、结构、模拟实验方法、评价方法进行了简要介绍,阐述了其在研究钻井工作液的井下工作变化、钻井液、泥饼、冲洗液的实验室评价以及在影响固井界面胶结质量中的作用。

刀盘中心体泥饼成因及其防治对策

武汉轨道交通8号线越江隧道采用直径12.5 m的泥水平衡盾构机,针对该盾构机在徐家棚站~黄浦路站区间掘进过程中遇到的刀盘多次结泥饼的现象,结合刀盘、刀具、地质、冲刷等方面,逐一进行了分析或试验,在充分论证的基础上,制订了一揽子解决方案,综合专业厂家及专业队伍的力量将其付诸实施,已取得明显成效,可供类似工程参考和借鉴。

土压平衡盾构泥饼防治技术浅析

为确保盾构正常施工,提出在螺旋输送机前端注入聚丙烯酰胺(增稠剂)溶液,将土舱内流动渣土改变为可塑性渣土,解决盾构出渣喷涌和皮带输送问题。通过实际应用,基本解决了土压平衡盾构结泥饼的难题。

渗透固结型环氧树脂基油气井常温固泥材料

在油气井钻井过程中固井二界面胶结强度低是导致固井环气窜问题的重要原因。采用含可反应稀释剂的低黏度、高渗透性的环氧树脂(HP环氧树脂)与水泥浆共混,混合水泥浆中的环氧树脂在高压下可以渗透扩散至泥饼中,经固化后可明显改善水泥浆和泥饼之间的界面胶结强度。实验结果表明,HP环氧树脂自身固化具有较高的抗压性能,加入表面活性剂Tween-80可提高其与水泥浆的相容性,形成均一的体系,HP环氧改性水泥浆的各项性能指标符合工程需求。通过接触角、SEM等测试验证了环氧树脂通过“渗入-扩散-胶结”来增强界面黏接力的机理。结果表明,HP环氧树脂占比为5%的共混水泥浆,其1 d的抗压强度为24.3 MPa,用其进行泥饼胶结时,固化1 mm厚泥饼的胶结强度可达0.45 MPa,如果将HP环氧树脂的含量升至10%,胶结强度还能进一步提升至0.55 MPa。从微观形貌中可以看出,HP环氧树脂从水泥浆中渗透扩散至泥饼中,使得形成的泥饼界面更加致密,从而提高改性水泥浆-泥饼界面的胶结强度。

大直径泥水平衡盾构辅助气压工法应用研究

辅助气压掘进工法在国内盾构施工中常被用于土压盾构掘进“上软下硬”地层和埋深较大、裂隙水发育的地层,以及富水、气密性好的复合地层。在泥水盾构掘进中采用辅助气压掘进工法的案例较少,本文结合河南城际铁路大直径盾构项目全断面黏土层气密性好等工程特点,尝试在黏土层掘进施工中采用泥水盾构辅助气压法掘进工法,应对刀盘结泥饼,使各项参数发生变化,导致结果恶化、施工效率降低等问题,有效降低了刀盘结泥饼的概率,提升了施工效率,为类似地层大直径泥水盾构施工提供了参考意义。