土压平衡/单护盾TBM双模盾构模式转换施工技术探析

为提高土压平衡/单护盾TBM双模盾构模式转换施工效率,最大程度地降低施工风险,以深圳地铁13号线留仙洞站—白芒站区间双模盾构施工为例,根据地质补勘、地面调查以及进舱检查等确定TBM模式转土压平衡模式转换位置,详细阐述双模盾构从TBM模式转换为土压平衡模式的3个施工阶段,总结出一套土压平衡/TBM双模盾构在软硬交叠地层下的模式转换施工技术。通过在模式转换前加强隧道内补充注浆,合理进行施工筹划与施工部署,优化皮带机架拆装工序及螺旋输送机工装,仅用11d便完成单次模式转换,较计划工期提前3d完成,相比国内模式转换最短用时记录13d提前2d完成,实现了双模盾构安全、高效的模式转换。

敞开及闭胸土压平衡双模式单护盾TBM技术应用研究

新型双模式单护盾TBM (隧道掘进机)技术,适用于全断面硬岩以及兼具富水断裂带的复杂地质条件。这种新型的模式转换技术,采用可伸缩式集土环技术,不仅兼具硬岩敞开模式和闭胸土压平衡模式,而且实现了双模式之间的快速切换。双模式单护盾TBM的总体集成、可伸缩式集土环、带压换仓等关键技术解决了硬岩敞开和土压平衡双模式的快速切换、土舱紧急密封、双模式带压换刀等技术难题,保证了双模式单护盾TBM在复杂地层中进行长距离掘进的可靠性和稳定性。这些研究成果可以对提高国产TBM的竞争力起到一定作用。

土压平衡式盾构机刀盘转矩的理论建模与分析

在对盾构原理及土力学分析的基础上,建立了盾构机刀盘转矩各构成部分的模型和计算公式并进行分析求解,同时对盾构转矩与系统其他因素的相互关系进行了分析,通过实例进行模型对比分析和验证。结果表明,所建模型及计算公式有较高的精准度,对盾构设计与施工有重要参考价值。

φ6.34m土压平衡盾构机三维参数化建模研究

参数化建模是用约束来表达产品模型的形状、大小、位置,产品设计的参数化可极大地提高设计效率。本文介绍了φ6.34m土压平衡盾构机在Pro/E中的三维参数化建模方法,提出了装配、零件模型的层次化建模方法及策略,在零部件间建立约束关系的方法。为提高土压平衡盾构机的设计效率、盾构机的系列化提供了强力支持。

φ6.34m土压平衡盾构机三维参数化建模研究

参数化建模是用约束来表达产品模型的形状、大小、位置,产品设计的参数化可极大地提高设计效率。本文介绍了 6.34m土压平衡盾构机在Pro/E中的三维参数化建模方法,提出了装配、零件模型的层次化建模方法及策略,在零部件间建立约束关系的方法。为提高土压平衡盾构机的设计效率、盾构机的系列化提供了强力支持。

盾构密封舱土压平衡控制模型的现状与展望

为实现盾构掘进过程的自动化、智能化以确保施工安全,必须构建有效的密封舱土压控制模型,这也是盾构技术研究的热点和难点之一。首先,从机理建模和基于现场数据建模两个角度,分别阐述盾构机密封舱土压控制模型的研究现状,对代表性的模型进行分析;然后,总结现有模型中存在和亟待解决的问题,如在不考虑土压平衡系统的时滞性、非线性、时变性等特性情况下建模,导致模型的鲁棒性和稳定性较差等问题;最后,对现有问题提出可行性方法,并对密封舱土压控制建模未来的发展方向进行展望。

基于MSET的土压平衡式盾构机建模

近年来,随着城市化水平的推进,地下交通方式获得了越来越多的关注,因此有更多地研究投入了盾构施工上面。为了对施工过程进行安全性评估,建立相应的盾构机模型,以模拟出施工过程中的状态参数就显得尤为重要。论文研究考虑到盾构施工过程中的复杂性,主要采用MSET理论,将盾构施工系统看作黑箱,进行盾构机模型的建立,最后通过仿真验证模型的适用性。

土压泥水双模盾构机螺旋机前闸门卡困处理技术研究

随着城市轨道交通工程建设的发展,地下可利用空间不断减少,盾构隧道日渐趋于向深埋发展,隧道所处地层也趋于复杂化,同一个区间可能会经过砂层、淤泥层、岩层等诸多地层,施工风险也日渐增大。为保障盾构施工安全,双模式盾构机的使用日渐频繁,极大的增强了盾构机对地层的适应性,降低了盾构在各种地层中施工风险。土压+泥水双模盾构机模式转换的顺利进行,也成为保障双模盾构机各种模式正常使用的关键,本文从土压+泥水双模盾构机模式转换期间螺旋机前闸门卡困原因、处理措施、预防方案等方面提出建议,以供参考。

城市轨道交通双模式盾构(EPB/TBM)模式转换技术

结合深圳地铁12号、13号和14号线土压平衡(EPB)-单护盾硬岩掘进机(TBM)双模盾构施工,对中心皮带机出渣式和中心螺旋输送机出渣式2种EPB-TBM双模盾构机进行介绍和对比分析,详细阐述EPB和TBM双模式之间的相互转换流程,对拆螺机工装进行优化。通过对模式转换重难点的分析,提出提高模式转换施工安全和施工效率的建议。

基于改进喷涌模型的土压/泥水双模盾构合理转换点研究

在高、低水位交替地层中掘进时,为兼顾水下盾构隧道施工的安全性与经济性而采用土压/泥水双模盾构机。但在实际工程中,两种模式的切换普遍过于盲目和主观,以致双模盾构机的效用无法充分发挥。以资阳地铁轨道交通工程宝台大道—苌弘广场盾构隧道工程为依托,先通过理论分析确定泥水/土压两种模式切换的原则及依据,后改进喷涌计算模型并结合采用COMSOL Multiphysics进行三维有限元模拟,得到可量化的土压模式盾构机喷涌风险计算和判别的方法以及螺旋输送机相关参数的影响规律。结果表明:经过现场验证,喷涌可以考虑为合理转换点的寻找原则,且改进喷涌模型计算的双模合理转换点明显优于以往的算法,能够更准确地划分出土压模式的风险区间,安全、经济和科学地指导双模盾构机进行模式切换;改进理论公式与三维模拟计算结果的差异均不超过30%且变化规律相似,螺旋输送机孔隙水流量与螺旋输送机筒体直径和螺旋节距呈线性正相关,与螺旋杆轴直径和螺旋输送机长度负相关。

单护盾-土压平衡双模式TBM设计及模式转换分析

结合重庆城市地下地质条件,对设计应用于该地质条件下隧道工程的单护盾-土压平衡双模式TBM技术特点进行了阐述,并对适用于不同地质条件的两种模式转换过程进行了说明,为双模TBM设计及施工提供有益参考。

土压平衡与TBM双模式盾构施工技术

结合福州地铁轨道交通4号线林-城区间地质隧道特点,针对应用在该区间的土压平衡与TBM双模式盾构的结构及技术特点进行分析,通过对中心螺机出渣的土压平衡与TBM双模式盾构的掘进效率分析与工程预测,为双模盾构在福建沿海地区的推广应用提供了参考。

土压/TBM双模盾构栽头纠偏方案探讨

通过对土压/TBM双模盾构在福州地铁4号线某区间掘进过程中遇地层突变出现盾构主机向下偏离设计轴线的现象(通俗叫法为"盾构栽头")进行分析及采取的纠偏方案进行探讨,为即将应用于广州、深圳等国内其他地区的土压/TBM双模盾构在姿态控制方面提供参考。

土压/TBM双模盾构洞内转换刀盘技术研究

以福州林浦-城门区间的土压/TBM双模盾构为研究对象,通过洞内的土压向TBM的模式转换过程分析,针对刀盘结构改造的焊接效率分析,焊接注意细则,通风量计算,形成完整的转换技术方案,指导双模洞内模式转换的实施。

EPBM开挖面稳定控制策略及液压系统研究

研究排土操作模式下开挖面稳定的控制策略,并针对盾构功能要求,设计低成本、控制方便、具有一定负载适应性的螺旋排土液压系统.通过分析土压平衡全断面掘进机运行机理,综合影响开挖面稳定的各种因素,确立排土操作模式,根据实际工艺状况提出适用的控制策略,确定螺旋输送机的主要参数,并根据控制要求、施工安全要求和负载要求进行相应的液压系统的参数计算和原理设计.提出二维权重控制策略及双闭环控制策略,提出电控大闭环的PDF控制算法,设计了优先于电比例控制的液压系统内小闭环恒压控制的液压系统.所设计的控制策略及液压系统低成本简单实用,满足土压平衡全断面掘进机施工工艺要求、实时性要求、施工安全性要求和可靠性要求.并且系统运行参数优化,减少磨损,提高寿命,减小故障率.

基于单护盾的复合式TBM在重庆铜锣山隧道的研究与开发

近年来地铁和轨道交通工程在多山城市开始修建,由于地形地貌的影响,往往同一个隧道区间内既有适合硬岩TBM掘进的围岩条件,也有适合土压平衡盾构机施工的软土地层,但城区隧道又不允许采用钻爆法施工,因而迫切需要研究实施合理、适用的解决方案。结合重庆轨道交通六号线铜锣山隧道地质条件,设计制造了基于单护盾的复合式TBM,具备单护盾和土压平衡两种掘进模式,介绍了不同掘进模式下TBM的出渣方式、刀盘与刀具的结构和布置方式等。可供类似工程设计、施工参考。

城际铁路盾构选型研究

针对深惠城际铁路大鹏支线龙坪3号工作井至坪山站区间盾构施工存在穿越中、微风化花岗岩、岩溶和断裂带等不利地质条件以及周边环境复杂等特点和难点,介绍盾构机选型的原则和适用条件,着重从盾构掘进模式、掘进速度、单循环时间、每天进度指标和每月进度指标等方面进行掘进工效测算分析,从人工费、刀具、电力消耗、设备及周转材料摊销等方面进行掘进成本测算分析,结果表明,采用土压/TBM双模盾构代替土压平衡盾构不仅可兼顾复合地层和长距离微风化硬岩地层的掘进需求,在费用及工期方面也更具优势。研究成果可为类似工程提供参考。

深埋、复杂地质条件大直径隧道TBM的设计进展与创新

要提高在深埋、复杂条件下大直径隧道TBM(隧道掘进机)的应用效率,必须正确选择TBM的类型。为了给复杂条件下TBM的选型提供借鉴和指导,总结现有的各类型TBM的特点,分析其在混合地质条件下开挖大直径、长距离隧道的局限性,提出不同地质条件下大直径隧道TBM选型指南,介绍意大利SELI公司开发的3种新型TBM,即紧凑型双护盾通用TBM(DSU Compact TBM)、土压平衡双护盾通用TBM(DSU EPB TBM)和土压平衡单护盾通用TBM(SSU EPB TBM)及其运行特点和适用范围。得出结论:传统TBM没有专门针对复杂地质条件下的大直径隧道的研究与设计;为满足市场需求,必须开发新型TBM;意大利SELI公司开发的3种新型TBM,每种专门针对特定的地质条件,这些新型的TBM能够应对复杂的地质条件,并能克服在不同覆盖层下开挖长隧道时的最常见危险。

基于MLP-ARX模型盾构自动掘进技术研究与应用

为减少盾构施工过程中的人工干预,提高施工效率,解决人员误判或经验不足等情况导致的施工质量差、效率低,遇复杂地质难以及时调整,甚至引起施工事故等问题,结合盾构施工工艺、工程地质等因素,基于大数据与人工智能技术,研发一套基于MLP-ARX(多层感知机自回归)模型的盾构自动掘进控制系统,开发推进过程动态模型以及模型在线更新、参数优化的方法,在施工过程中能够及时、准确地自动调节盾构推进速度、分区压力和螺旋机速度等参数,并应用在深圳地铁14号线管线工程隧道。结果表明:该系统可实现推进过程的自动控制,推动盾构施工自动化、信息化和智能化,极大地缓解盾构司机的操作压力,降低对施工情况误判的发生概率,提高施工质量和效率。

浅谈深埋大直径双排管施工技术

土压式顶管施工是管道施工中较常见的方法。该施工方法对土质的适应性强,不需要采用其它辅助施工手段,因此适用于天津软土地质条件下深埋大直径双排管工程的施工。本文结合工程实际介绍了在具体工程中的土压式顶管施工工艺、系统布置及参数控制。