土压平衡式盾构机在地铁隧道施工中的应用技术

在简述某地铁隧道盾构工程概况的基础上,论述土压平衡式盾构机工作原理和技术特征,分析了该工程项目土质对盾构施工的不利影响,阐述了土压平衡式盾构机在控制重点部位、控制工艺参数、改良盾构渣土等方面的应用技术,提出了砂层盾构常见问题及采取的措施,以及如何解决刀盘卡顿问题,可供相关工程技术人员参考。

地铁隧道土压平衡盾构施工的成本控制研究

为了优化地铁隧道土压平衡盾构施工成本控制效果,实现节约施工成本、增加工程利润的目标,以北京轨道交通22号线(平谷线)14合同段隧道工程土压平衡盾构施工为例,开展了盾构施工成本控制方法的全面、系统研究。采用WBS工作分解结构法,分解了土压平衡盾构施工的目标成本,将目标成本细化到各个责任成本中心。在此基础上采用挣值法计算施工成本偏差,找出施工成本超支的具体原因,进而对施工目标成本费用进行控制与优化。通过工程实例对3种成本控制方法的实验结果进行分析对比,验证了本文提出的成本控制方法取得了施工成本最少、节约费用最多的良好结果。

基于土压平衡式盾构机进行地铁隧道施工的技术研究

本文针对土压平衡式盾构机在地铁隧道工程中的应用,分析了其工作原理、技术特征以及土质对施工的不利影响,并提出了优化渣土清排系统、提高盾构机掘进参数、加强土压平衡控制等三项改良方案。通过这些方案的实施,可以有效提高地铁隧道施工的效率和质量,为地下隧道工程的顺利实施提供了可靠的技术支持。

富水软土地层土压平衡盾构掘进参数分析

依托郑州地铁8号线盾构下穿郑州北编组站工程,分析富水软土地层中土压平衡盾构掘进参数的波动情况,并探究掘进参数的相互关系,得出结论:(1)土压平衡盾构在富水软土地层中掘进时,盾构机总推力与土压力、刀盘扭矩具有显著的线性拟合关系;(2)土压平衡盾构在富水软土地层中掘进时,盾构机掘进速度与总推力、刀盘扭矩具有显著的线性拟合关系;(3)土压平衡盾构在富水软土地层中掘进时,应结合地表沉降监测数据,动态调整掘进参数,以减小施工影响。

津兴铁路大直径土压平衡盾构隧道设计关键技术探析

针对直径大于10m的盾构机,国内外一般采用泥水平衡模式,而土压平衡模式应用较少,关于大直径土压平衡的施工经验不够丰富。在建的津兴铁路榆安3号隧道设计采用我国北方地区最大直径土压平衡盾构机施工,且盾构长距离穿越永定河南、北大堤及河槽段,工程安全风险大,技术难度高。以津兴铁路大直径土压平衡盾构隧道为背景,重点针对大直径土压平衡盾构选型、盾构下穿永定河大堤及河槽风险控制等关键技术进行研究,旨在为设计和施工中采取安全可靠、合理可行的工程措施提供指导,为工程建设的顺利推进及同类工程设计提供技术支撑。

土压平衡盾构近距离下穿既有地铁无配筋二次衬砌大断面隧道施工技术

为确保盾构近距离下穿北京地铁1号线复兴门—西单区间无配筋二次衬砌大断面隧道期间结构、设施稳定,变形可控,列车运营不受影响,结合工程实际调研情况,根据穿越区段隧道状态评定为3级(较重病害)的结果,提出盾构近距离下穿大断面素混凝土二次衬砌隧道关键施工技术,主要包括1号线结构病害治理、粘贴芳纶布、钢板带加固,1号线洞外注浆加固穿越段地层,盾构掘进参数控制,并辅以监控量测技术。结果表明:1)1号线隧道无配筋结构采用芳纶布、钢板带等加固技术,强度、刚度、稳定性等均满足要求,未发生结构开裂及掉块情况。2)盾构与既有线之间采用施工导洞密贴穿越1号线后两侧注浆,能有效减少钻孔长度,提高钻孔及注浆的精确性,同时密贴导洞为1号线提供有效支顶作用;另外,导洞下穿段设置千斤顶支顶措施,可提高沉降控制效果。3)设置试验段、优化掘进参数、充填克泥效、同步及二次注浆等措施,在沉降控制中起到了十分积极的作用,减小了对既有线和列车的影响,保证了施工安全和质量。

基于深度学习的盾构机土舱压力场预测方法

土舱压力是盾构机受力状态和掌子面稳定等核心问题中的关键因素。土舱压力具有显著的空间变异性,其形成演化机制源于装备与岩土之间的复杂耦合作用,与地质特征、掘进参数等多源参数相关。然而,现有土舱压力预测方法一般未考虑空间分布特征或地质参数影响。针对该问题,提出了一种基于空间分布物理特征函数导引深度学习的盾构机土舱压力场预测方法。该方法构建物理特征函数用于解耦土舱压力空间分布特征,采用卷积神经网络和门控循环单元分别提取多源参数历史信息的空间特征和特征系数的时序特征,结合多源参数实时信息对特征系数进行预测,从而实现土舱压力场的预测。以长沙地铁四号线某区段为案例,利用该方法准确预测了土舱压力空间分布实测数据,准确率高达0.98,验证了所提方法的有效性。敏感性分析表明,不同地层中土舱压力空间分布特征系数的主要敏感参数基本一致,但其敏感度随地层地质条件的变化规律差异显著,可为复杂地层盾构机土舱压力精细化调控提供参考。

大直径土压平衡盾构穿越下穿市政隧道技术分析

目前,随着社会经济及其他发展基本趋于稳定,人们对生活质量要求也在不断提高,进而社会中的大部分企业都开始了转型和升级,朝着更标准化程度推进。大直径土压平衡盾构机在社会建设过程中发挥了重要的作用,在社会不断变得发达的过程中,市政隧道由此而生,这既方便了人们的出行,又为整个市区的交通便利和经济发展起到了十分积极有效的作用,相关企业利用大直径平衡盾构机对市政隧道起到的应用价值,是行业内无法估量的,利用大直径土压平衡盾构机进行穿越下穿工作时,市政隧道在建设过程中能够获得更高的效率和更安全的研究方式。

软土城区土压平衡盾构上下交叠穿越地铁隧道的变形预测及施工控制

由于城市高楼密集,地铁隧道网络发达,建筑物桩基、市政管线和既有隧道等地下构筑物对新建隧道空间形成较大限制,因此施工盾构往往不可避免地叠交穿越绕行既有构筑物。尤其是上下叠交的隧道穿越存在着重大施工风险,对既有隧道的安全运营构成极大安全隐患。结合上海轨道交通工程实践,采用简化理论方法、三维有限元数值模拟方法以及现场监测方法,揭示软土城区土压平衡盾构机上下交叠穿越地铁隧道的变形规律,提出上下交叠穿越地铁隧道的盾构施工参数设定规律以及安全控制技术措施。其中简化理论方法基于Winkler地基模型,得到盾构上下交叠穿越引起的既有隧道纵向沉降的计算表达式;三维数值模拟方法优化施工方法和盾构掘进参数,分析盾构隧道以较大斜交角度上下叠交施工穿越的实际工况;现场监测方法提供土压平衡盾构机上下交叠穿越地铁隧道的变形数据以及切口土压力、同步注浆、推进速度、管片拼装高程以及刀盘扭矩等施工参数的设定规律。研究成果可为合理制定城市地铁隧道交叠穿越运营隧道的保护措施提供一定理论依据,也可为其他类似多线叠交盾构隧道穿越工程提供一定的施工借鉴和参考。

地铁土压平衡式盾构隧道施工安全评价模式研究

针对地铁土压平衡式盾构隧道施工的特点,首先运用系统工程学的思想对盾构隧道施工存在的危险因素进行辨识,对地铁盾构隧道施工进行层次分析,然后构造安全评价指标体系,运用泛函理论确定指标层和准则层的权重,使用安全检查表法和作业条件危险性评价法等不同评价方法对指标层的款项进行评价,得出指标层、准则层的危险等级,最后使用模糊综合评判法对准则层进行评价得出目标层的危险等级,形成安全评价模式,该模式可为类似工程施工的安全评价提供参考。

土压平衡盾构隧道下穿城市景观河道受力特性模拟研究

基于MIDAS GTS有限元软件,建立了盾构-管片-土体一体化模型,对土压平衡盾构隧道下穿城市景观河道受力特性进行数值模拟分析。计算结果表明:由于河道处上覆土厚度骤然减小和盾构机前方的挤土效应,导致河道底部产生了隆起位移,河道顶部产生了沉降;最大土压和最大水浮力均不在河道正下方,而是在河道略前方。

北京地铁14号线土压平衡盾构隧道穿湖风险分析

北京地铁14号线朝阳公园站—枣营站—东风北桥站区间盾构隧道施工要穿越朝阳公园湖,区间隧道采用加泥式土压平衡盾构施工。盾构机在湖底长距离掘进存在较大的施工风险,处置不当会造成重大工程事故。结合该工程穿湖段的地质特点和以往的工程经验,对盾构穿越朝阳公园湖的风险点进行辨识与分析;基于风险分析结果提出了相应的风险规避措施,保证了盾构的顺利掘进。

小口径土压平衡盾构江底隧道与曲线掘进施工技术

本文详细介绍了国内首条最小直径及最小转弯半径盾构隧道施工技术,其中对盾构在黄浦江江底出洞、进洞;盾构出洞克服急剧变化的坡度;盾构穿越黄浦江最浅覆盖土;盾构水平曲线最小转弯半径的施工;隧道导线测量等关键技术作了阐述。

土压平衡盾构掘进喷涌处治分析与实践

以青岛地铁某盾构区间发生的“掘进喷涌”案例为依托,探究喷涌治理技术。首先,通过总结地质、掘进参数、施工控制措施等施工因素,分析喷涌形成机理,揭示喷涌事故发生原因;然后,据此优化施工参数并制定喷涌治理方案;最后,通过数值模拟和实际工程结果对治理方案进行验证。结果表明,加强同步注浆并二次补强注浆有效遏制了盾构机四周来水;优化掺入比后的膨润土与高分子聚合物使得渣土性质充分改善;优化掘进参数降低了掘进过程中对掌子面的扰动。通过这些措施,喷涌现象得到有效遏制,螺旋输送机转速与土压逐渐匹配,掘进出渣得到有效改善,盾构机顺利通过喷涌地段。这些措施可供相似地层的盾构施工参考借鉴。

土压平衡盾构长距离下穿浅基础房屋施工技术

根据区间地质勘察情况,以盾构掘进渣土改良、出渣情况、掘进参数、地表及建筑物监测数据为依托,同时在盾构下穿浅基础房屋前对房屋基础进行探测,对下穿房屋基础进行加固并预埋注浆管路,增加土体强度,降低盾构在下穿过程中出现水土流失的可能。盾构在穿越过程中严格控制出渣量,加密地表沉降监测,对产生超挖或沉降的里程位置实施洞内二次注浆、地表注浆、超前注浆加固、土仓内注入膨润土等措施,实现快速稳定地层的目的,确保盾构机安全、平稳、连续通过。

超浅埋地铁盾构隧道下穿铁路营业线施工技术

依托于南京地铁7号线西善桥停车场出入场线下穿宁芜铁路工程,对小半径、大坡度、超浅埋盾构隧道小角度下穿运营铁路的施工方案和盾构隧道施工技术进行分析。根据工程现状及地质情况,确定了“条基和便梁支撑技术+超前负姿态掘进和自动化监测+二次补浆技术”的主要施工方案,该方案配套技术解决了下穿过程中土压平衡盾构掘进难题;利用自动化监测数据指导施工,在施工过程中不断优化掘进参数,确保了盾构在小半径、大纵坡、浅覆土下穿铁路营业线条件下的安全施工。

双线地铁隧道泥水及土压平衡盾构施工地层变形特征研究

为分析圆砾地层双线地铁隧道分别采用泥水和土压平衡盾构施工时的地层变形特征,以南宁地铁3号线东葛路站—滨湖路站区间盾构施工工程为背景,采用现场监测数据分析2种盾构施工时的地表横向沉降特征和监测点纵向沉降历程特征。利用FLAC3D软件对2种盾构工法进行简化模拟,验证模拟方法的可行性;设计双线地铁隧道分别采用土压平衡盾构和泥水平衡盾构、全部采用泥水平衡盾构、全部采用土压平衡盾构3种工况的模拟方案,研究3种工况下的地层变形特征。研究结果表明:1)双线地铁隧道采用2种类型盾构施工时,地层沉降曲线偏向土压平衡盾构施工的隧道一侧;采用同种类型盾构施工时,地层距离隧道越近,沉降曲线呈"W"特征越明显; 2)双线地铁隧道采用土压平衡盾构施工时各地层沉降较大,地表横向沉降影响范围约50 m;采用泥水平衡盾构施工时各地层沉降相对较小,地表横向沉降影响范围约30 m; 3) 3种工况下,双线地铁隧道采用土压平衡盾构施工时引起的地表水平位移最大。

土压平衡盾构隧道先后下穿水体对地层变形影响分析

盾构隧道施工工艺和周围土层环境的复杂性，会不可避免地引起隧道上覆土层及地表的沉降，尤其是土压平衡在软弱地基中施工。隧道上方地表有水体存在时，会改变水体下方土层内孔隙水压力的分布和大小，从而影响盾构隧道上覆土层沉降的大小，而一般城市地铁隧道多为双洞单线，先后隧道施工也会引起沉降的规律变化。本文在Verruijt和Booker解析解的基础上，考虑地层等效刚度原理和地表水体的分布和作用，给出了双洞单线盾构隧道下穿水体地层沉降的计算公式。结合北京地铁十四号线朝阳公园站～枣营站区间盾构隧道下穿朝阳公园湖体工程，运用推导出的公式对原有地层沉降进行计算，并与实际施工过程中的监测结果进行对比分析，其结果显示吻合较好，从而验证了本公式具有一定的合理性和适用性。可为今后类似的工程提供计算依据和参考。

富水地层双线小净距土压平衡盾构开挖面稳定性研究

为研究富水地层双线小净距土压平衡盾构隧道开挖面的扰动行为和稳定性,基于屈服接近度的概念,提出开挖面稳定性分析方法;并结合广佛环线沙堤隧道工程,分析不同纵向开挖间距下双线隧道施工时,先行隧道开挖面的渗流场分布、应力场扰动和极限支护压力差异性。研究结果表明,随着纵向开挖间距的增大,先行隧道开挖面的水压力分布趋向于以隧道中心为轴线呈近似对称分布,后行隧道开挖引起的先行隧道开挖面的渗透力较小;屈服接近度可以从应力扰动的角度反应隧道施工对于土体的扰动程度和开挖面稳定性的影响;对于富水地层双线小净距土压平衡盾构隧道,不同纵向开挖间距下先行隧道开挖面的极限支护压力差别不大。

成都地铁土压平衡盾构隧道工程风险识别与评价

成都地铁一号线试验段区间隧道第一次采用土压平衡盾构施工。成都地层条件为富水的砂卵石地层,卵石含量高,盾构施工难度大,风险大。研究了工程的风险发生机理,找到了主要的工程风险,并采用R=P×C法对主要风险进行了评价和分级,确定了主要风险的风险级别,为工程的顺利进行提供了参考与保障。