大直径常压刀盘盾构机盾壳外砂浆凝结清洗及预防措施

伴随国内穿江越海的盾构施工,针对大直径、高水压、复杂地层、常压换刀等相关技术需求日益提升,国内大直径常压刀盘泥水盾构机施工不断增多,盾构机施工同时伴随出现各种各样的问题亟待解决。其中,由于砂浆配合比、注入量及盾构机掘进地层本身的问题,导致大直径泥水盾构机出现盾尾、盾体外表面砂浆凝结,在硬岩地层、黏土地层掘进时造成盾构机盾尾轻微变形,管片安装时盾尾与管片间间隙较小管片无法安装的情况;盾构机姿态受影响无法调整的情况;甚至盾构机盾尾变形严重导致盾构机无法推进的情况。本文通过对大直径泥水盾构机实际施工案例,针对盾构机掘进过程中,盾壳砂浆凝结造成盾构机姿态调整困难、管片安装错台、盾构机推进力超限、盾构机姿态超限问题的解决措施及注意事项,为类似情况的盾构机施工提供借鉴的经验。

深埋隧道两级螺旋式刀盘掘进地应力释放机理研究

【目的】护盾式全断面岩石隧道掘进机(TBM)掘进大埋深山岭隧道时,平面式刀盘存在直接掘进的岩爆风险高等问题,亟需对地应力释放机理进行研究,设计一种使地应力稳定释放的刀盘方案。【方法】课题组聚焦一种地应力逐级释放的两级螺旋式刀盘方案,进行两级刀盘开挖围岩过程的大型三维有限元数值模拟,研究盘面间距和一级刀盘直径对围岩变形和应力释放的影响规律。【结果】1)当盘面间距为30 m时,即一级掘进完成后再进行二级掘进,可以避免两级刀盘同时掘进过程中所引起的地应力交汇现象。2)一级刀盘直径为2 m时,两级螺旋式刀盘在隧道掘进中两刀盘释放的应力值都约为平面式刀盘的50%。3)盘面间距统一为3 m时,在隧道末端,一级刀盘直径为2 m时隧道变形量在X方向仅为0.7 mm,Y方向为2.7 mm;一级刀盘直径为5 m时隧道变形量在X方向为0.9 mm,Y方向为4.7 mm。【结论】1)螺旋式两级刀盘的盘面间距对隧道形变的位移量影响不明显,一级刀盘直径对隧道形变的位移量影响明显。2)两级刀盘二级掘进可显著改善地应力的释放状况,降低单次释放的地应力值,提高隧道稳定性,降低岩爆发生的可能性。

穿越长江盾构隧道施工关键技术研究

某穿越长江盾构隧道工程,具有“长、大、高、差”特点,即独头掘进线路长(10.226 km),盾构隧道埋深大(51.5 m),承压水头压力高(0.73 MPa),地层差(石英含量40%~60%的粉土、粉砂)。在长江南北两岸分布厂房、长江大堤、地下管线等建筑物。穿越长江采用了国内首个7.95 m小直径常压刀盘泥水平衡盾构机施工,实现了常压更换刀具。盾构机主轴承设计寿命15000 h以上,主驱动密封耐10 bar高压,安装5道盾尾刷,其中2道盾尾刷可换。采取盾构机自动化监测沼气和集中抽排沼气工艺,科学的泥浆制造系统,陀螺定向投点测量方法,针对性盾构掘进参数,盾构水中接收,留置盾尾接收等系列方法,顺利完成长江穿越。

不同直径敞开式TBM穿越类似地层滚刀消耗研究

TBM掘进过程中刀具损耗严重,滚刀成本是TBM施工过程中施工成本的重要组成部分。为了更好地对TBM刀具成本预测提供依据,方便投标报价,本文对敞开式TBM穿越类似地层不同刀盘直径刀具消耗及更换的效率进行了研究。选取滇中引水和吉林引松供水工程两段类似地层(围岩等级、岩石强度等类似)开展相关研究,针对云岭号和永吉号敞开式TBM在类似地层掘进过程中的机械参数、刀具成本、延米换刀数等数据进行了对比分析。