马蹄形盾构机研制关键技术及工程应用

为提高马蹄形隧道机械化施工水平,以蒙华铁路白城隧道项目为依托,研制马蹄形盾构机。其关键技术包括:提出低扰动多刀盘、多驱动协同开挖技术,推导小刀盘扭矩系数计算公式;研究马蹄形管片分块方式,设计1种多自由度变曲率管片拼装机,解决变曲率、大重量管片的拼装难题;研究双螺旋输送机联合出渣技术,基于Fluent仿真分析对开挖面进行流场仿真,通过压力监控及反馈实现双螺旋输送机土仓压力实时控制;设计梭式盾体结构,给出无铰接盾构机最小转弯半径计算方法,并提出相应的纠滚措施。研制的盾构机在施工过程中掘进性能良好,能满足安全、快速、环保施工的要求。针对出现的排渣不畅问题,提出利用高压水射流技术对渣土进行切割冲刷,在螺旋输送机上部设置2个推土器装置;而对出现的顶推力过大问题,则采取增大下部3个刀盘的直径等改造措施。改造后的马蹄形盾构机在蒙华铁路白城隧道的成功应用,使得马蹄形隧道使用盾构法施工成为现实。

新奥法隧道开挖方案比选及实际运用

钻爆法通常是新奥法隧道开挖所采用的最为经济、有效的方法之一。当隧道周边存在重要管线或者构筑物需要保护的情况,传统的钻爆法由于振动过大,可能会被限制,甚至禁止实施。采用机械开挖虽对周边影响较小,但其适用范围一般在围岩强度<80 MPa。介绍的宁海38省道项目,新奥法隧道开挖过程中实际围岩强度与业主提供的地勘资料差异极大,围岩强度最高达160MPa。致使最初拟定的机械法几乎无法实施,在反复尝试和比较多种方案(如:静力爆破、气爆法等)之后,选择了控制爆破与机械法协同开挖,并通过严格的安全验算,在确保输水隧洞安全的同时,满足了进度的要求。