大直径泥水盾构常压刀盘温度在线监测系统设计与应用——以杭州望江路过江隧道工程为例

在盾构施工过程中,刀盘温度的异常升高会导致刀盘磨损加剧,甚至造成刀盘变形,严重影响盾构施工及安全。为了实时监测盾构刀盘温度,避免刀盘温度过高所带来的危害,以杭州市望江路过江隧道工程为依托,建立一套大直径泥水盾构常压刀盘温度在线监测系统,结合无线传输技术,利用安装在刀盘背面的传感器收集刀盘温度数据,并对数据进行整理和分析。结果表明:1)该系统能避免信号屏蔽和泥水盾构掘进的干扰,长时间稳定监测刀盘温度;2)盾构单环掘进时,刀盘温度呈周期性变化,与盾构工作流程相匹配;3)盾构连续掘进时,掘进产生的热量会在刀盘上稳定积累,使得刀盘温度曲线的峰值持续升高;4)在刀盘温度异常升高时,通过向刀盘注入分散剂,并观察刀盘温度变化,可以对刀盘形成泥饼和前方地质突变2种情况进行区分。本文设计的刀盘温度在线监测系统可以用于分析刀盘情况、判断地质变化和调节掘进参数。

基于克里金插值法的常压刀盘刀梁区域泥饼发育程度算法及应用研究

为解决刀盘结泥饼影响盾构施工进度的问题,以某泥水盾构刀盘为研究对象,展开对刀盘刀梁部位泥饼发育程度的研究,提出一种基于克里金插值法的常压刀盘刀梁区域泥饼发育程度算法,并进行应用案例研究。利用全刀盘布置温度传感器获取刀盘温度数据,选取线性插值扩展刀梁区域温度数据,运用克里金插值法进行全刀盘区域的温度仿真计算,结合空间和时间2个维度分析刀盘在正常掘进、外侧结泥饼及内侧结泥饼3种工况下的判断条件,提出分离相邻测温点正/负差值,以刀盘整体正/负差值之和呈现同方向变化作为泥饼发育初始环评判指标;结合所建温度场,引入从泥饼发育初始环到当前环的温度变化率总和作为泥饼发育程度评判指标。针对某大直径常压刀盘泥水盾构案例进行分析判定,对比采用反距离权重插值法、克里金插值法和扩展样本克里金插值法构建的3种温度场用于泥饼发育程度计算,结果表明扩展样本后的克里金插值法的适用性最强,并与工程实际情况进行对比,准确率达70.87%。

土压平衡盾构施工穿越砂层渣土改良试验研究

针对地铁隧道采用土压平衡盾构施工穿越砂层时表现出的非适应性开展了渣土改良及现场试验研究,通过对比渣土经不同配比膨润土泥浆改良前后的抗剪强度、渗透性及塌落度,得到了合理的膨润土浓度及泥浆掺入比.研究表明:当砂层采用浓度为1∶10膨润土泥浆改良后,渣土的塑性及流动性得到有效提高,抗剪强度及渗透性大幅降低;控制泥浆体积掺入比为1∶5进行掘进施工时,盾构机刀盘内外温度及磨损程度明显降低、排土顺畅且推进速度提高.研究成果对于解决土压平衡盾构穿越砂层时土压难以平衡、排土不正常、刀盘扭矩过大及磨损过快等问题具有参考价值.