含砾粗砂岩地层双模盾构土压模式渣土改良技术

为了进一步提高双模盾构土压掘进模式对含砾粗砂岩地层的适应性,依托广州地铁7号线二期工程洪圣沙站-裕丰围站区间项目开展了渣土改良技术研究。首先优选渣土改良剂并测定其性能,然后根据二次改良试验结果提出合理的渣土改良参数,并通过实际应用效果验证了渣土改良参数的合理性。采用优选的改良参数时,刀盘扭矩系数和螺机扭矩系数均有所减小,有利于盾构掘进,但是由于刀具破岩效率受渣土改良影响较小,地层贯入指数变化较小。

中粗砂-风化岩复合地层双模盾构渣土改良技术研究

为解决中粗砂-风化岩复合地层土压-泥水双模盾构土压平衡模式施工适应性问题,依托广州地铁12号线赤沙滘站—仑头站区间隧道工程,针对富水中粗砂-风化岩复合地层易发生的刀盘结泥饼、螺旋输送机出渣喷涌等施工风险,设计防喷涌和防泥饼试验装置研究分散剂及膨润土泥浆的渣土改良效果;针对性地提出不同掘进平衡模式控制要点及“泡沫剂、分散剂为主,膨润土泥浆为辅”的渣土改良方法。研究结果表明:1)分散剂具备较好的防结泥饼能力,掺入比在4%时分散效果较佳;2)膨润土泥浆可有效改善砂土流动性,掺入比在10%、黏度大于80 s时具有较好的改善效果;3)采用泡沫、分散剂、膨润土组合进行渣土改良,合理控制土舱内渣土舱位,可较好适应土压平衡模式在中粗砂-风化岩复合地层掘进。

基于土压平衡模式的盾构穿越密集建筑群变形控制技术研究

沈阳地铁4号线劳动路站—望花屯站区间隧道采用盾构法施工,隧道在曲线段穿越密集建筑物群,且建筑物变形控制标准高,隧道穿越地层为富水黏土地层。根据试验段的土压平衡和泥水平衡两种模式掘进效果对比,提出采用土压平衡模式穿越建筑物。详细探讨了穿越过程的盾构掘进参数、土仓压力设定、B型管片注浆孔设置以及曲线段测量控制技术,研制了适合地层特点和盾构结构特点的同步注浆浆液及刀盘开挖轮廓与盾体外缘之间的间隙填充浆液。建筑物变形监测结果表明:隆起及沉降变形均在允许范围内,极大提高了盾构掘进工效。

并联式泥水/土压双模式盾构施工技术与冷冻刀盘开舱技术的创新与实践

针对盾构施工过程中经常遇到的2大问题:1)盾构在复杂地层中掘进遇到的盾构选型难问题,如盾构区间一段适合土压盾构掘进,另一段适合泥水盾构掘进,而采用单一掘进模式的盾构都无法应对较大的地层变化;2)盾构在复杂地层、长距离掘进施工时,开舱检查并更换刀具不可避免,盾构在上软下硬/软弱地层/含水砂性地层开舱存在极大的工程安全风险。在原有盾构的基础上,通过采取改造盾构内部结构、搭载冷冻设备、改进设备系统等手段,研制出并联式双模式盾构及搭载冷冻刀盘式盾构。通过广州地铁9号线、广州地铁21号线、220 kV石井-环西电力隧道(西湾路-石沙路段)工程案例,总结出双模式盾构施工技术与冷冻刀盘技术。并联式泥水/土压双模式盾构兼具土压平衡盾构和泥水平衡盾构的功能及施工优势,可根据隧道沿线地表环境条件和隧道穿越地层条件,合理划分采用泥水或土压模式施工的地段,且盾构施工环境适应性强,可在不拆装任何部件的情况下安全、快速地实现掘进模式的切换。将冷冻法与盾构刀盘结合在一起,使盾构刀盘具备冻结地层的功能,通过冷冻刀盘在隧道内对土舱外土层冻结加固,使其达到常压开舱的要求,与双模式盾构相结合,兼容性好,不存在功能上的冲突。

南宁地铁5号线“泥水+土压”双模式盾构掘进模式快速转换关键技术

以南宁地铁5号线五新区间为工程背景,对并联式双模盾构掘进模式快速转换技术进行介绍。并联式双模盾构"土压+泥水"平衡掘进模式均可以独立运行。掘进过程中采用双模式盾构2套出渣系统相配合的方式改变舱内渣土性状,以满足螺旋输送机和泥浆管道出渣要求,进而启动相应模式下渣土改良方式完成掘进模式转换。通过以上措施双模式盾构完成计划内模式转换2次、试验性掘进模式转换12次,共计14次,未出现明显螺旋输送机喷涌或泥浆管道堵塞的情况,地表沉降控制良好。

盾构法施工新技术——泥水—土压双模式盾构施工

我国当前的地铁工程建设,已出现一种新式的盾构施工法——泥水-土压双模式盾构施工。此种方法用于地铁工程施工过程中能够最大程度减少对地面造成的影响,保障施工的快速、安全、高效。本文通过对地铁盾构法施工新技术的分析,从而使得地铁施工的安全、进度和质量得到保障。

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。

复合地层土压平衡盾构掘进参数模拟分析研究

复合地层特别是软硬交互地层的盾构掘进参数模拟与预测理论及方法研究,目前还处于薄弱阶段。基于Terzaghi松动土压力模型与CSM(科罗拉多矿业学院)模型,对广州地铁3号线大石—汉溪区间不同风化程度混合岩地层的土压平衡盾构掘进表现分别进行模拟分析,结果基本符合实际的掘进表现,但在贯入度大于20 mm/r的硬岩掘进情况下推力及扭矩模拟值与实际值存在较大正负差异。针对这种正负差异情况,分析可能产生的原因。通过对软硬交互复合地层的盾构受力分析,模拟计算在软硬地层各占50%情况下的推力与扭矩值,结果表明,总推力和扭矩的模拟值均在实际值范围内,验证了采用的综合考虑软土和硬岩模拟分析结果的复合地层掘进参数模拟分析方法的有效性。

地铁工程土压平衡式盾构施工技术研究

在道路交通事业迅速发展的今天,地铁工程建设也逐渐成为各大城市开展地下轨道交通体系的重要内容,在此建设过程中常用到的一种叫做土压平衡盾构施工技术,不仅在施工过程中对地面的影响较小,还能有效提高施工效率,广泛应用在地铁工程建设中。本文主要研究了土压平衡盾构施工技术要点,为运用该技术促进城市建设发展贡献力量。

富水黏土地层盾构隧道下穿运营铁路保护措施研究

沈阳地铁4号线望花街站—劳动路站区间隧道采用土压平衡盾构掘进,隧道穿越富水黏土地层,隧道在里程DK2+227.100处下穿运营铁路。采用FLAC3D软件建立精细化计算模型,模拟了盾构掘进全过程,分析了盾构隧道开挖对铁路线路变形的影响规律。计算结果表明,盾构隧道开挖将会造成铁路变形超标。根据计算结果,提出了对铁路采用扣轨加固、隧道内径向注浆、地面深孔注浆等保护措施。结果表明,采用的保护措施能有效控制铁路轨道变形。

盾构近距离上跨地铁双线控制研究

深圳地铁14号线管廊跨越地铁既有线路,管廊采用土压平衡盾构机掘进,通过跨越前、中、后3个阶段采取控制措施,并在期间加强人工及自动化监测,采用信息化管理,动态调整优化盾构掘进参数,做好跟踪注浆等应急处理措施,确保了盾构上跨地铁14号线顺利实施。

A general method to calculate passive earth pressure on rigid retaining wall for all displacement modes

A general analytical method to calculate the passive rigid retaining wall pressure was deduced considering all displacement modes. First, the general displacement mode function was setup, then the hypotheses were made that the lateral passive pressure is linear to the corresponding horizontal displacement and the soil behind retaining wall is composed of a set of springs and ideal rigid plasticity body, the general analytical method was proposed to calculate the passive rigid retaining wall pressure based on Coulomb theory. The analytical results show that the resultant forces of the passive earth pressure are equal to those of Coulomb＇s theory, but the distribution of the passive pressure and the position of the resultant force depend on the passive displacement mode parameter, and the former is a parabolic function of the soil depth. The analytical results are also in good agreement with the experimental ones.

广州地铁三号线大—汉区间盾构工程施工监控量测

通过实际的工程实例,浅述了盾构法施工地铁中监控量测的实施及信息反馈的方法,取得了一定量的监测反馈数据,对盾构工程的设计与施工具有一定的指导意义。

考虑地层蠕变特性的盾构隧道施工对邻近桥桩影响和保护措施

为探讨地层蠕变特性盾构隧道施工对邻近桥桩变形影响,基于Burgers模型建立本构数值模型,并采用FLAC3D软件进行计算。结果表明:盾构隧道贯通后,邻近桥梁承台基础变形持续增加,变形趋于稳定至少需要1 a时间,且累计变形值将超过桥梁桩基础允许变形值;提出隔离桩和盾构隧道周围地层注浆加固2种保护措施。研究结果可为评估盾构隧道施工对邻近桥桩影响程度和制定邻近桥桩保护措施提供参考。

粉质黏土地层中盾构土压平衡和泥水平衡掘进试验研究

以欣嘉园东站~欣嘉园盾构工程为研究对象,针对在粉质黏土地质中的盾构掘进施工,对比了土压平衡和泥水平衡两种掘进模式的效率和沉降控制,并对该两种模式的转换关键技术进行了详细探讨。研究表明,在粉质黏土地质中由于细粒土含量过高导致泥浆含有过量的黏性粉粒,致使泥浆分离需要的时间长,因而泥水平衡模式掘进效率远低于土压平衡模式掘进。土压平衡模式和泥水平衡模式之间的转换关键环节在于将土压仓内的渣土置换为泥浆,提出了针对此种转换情况的两阶段置换法并给出相关参数。通过对地层沉降进行监测,两种掘进模式对地基变形的控制效果均较为理想,而泥水平衡模式掘进对地层变形影响相对较为稳定。

全断面硬岩盾构掘进参数与刀具磨损规律分析

通过对PN 9.13m TBM/土压双模式盾构在全断面硬岩中掘进参数与刀具磨损规律的分析,分别讨论了在全断面硬岩中掘进参数的变化规律、盾构掘进出渣情况以及刀具的磨损原因,提出了依据掘进参数和掘进出碴情况来判定土压平衡模式中刀具的磨损状况的方法、并验证了其可行性。研究结果表明:掘进参数在盾构掘进过程中可较准确反映刀具磨损情况,并通过掘进中出渣、掘进速度稳定性等的现象反馈进一步判断掘进参数与刀具的磨损状态。该研究结果可在盾构施工中对刀具进行有效保护,减少换刀频率、降低工程成本、减少停机时间、提高掘进效率,对指导相应施工具有一定的工程意义。

新街煤矿斜井隧道双模式盾构选型分析

新街煤矿斜井隧道长6314 m,最大埋深660 m,隧道6°下坡,盾构穿越的地层复杂多变,单一模式的盾构无法满足需求,为解决盾构快速、安全、高效掘进问题,需要对盾构选型进行研究。通过对比分析不同类型盾构的地层适应性,结合长距离、大埋深、大坡度及高水压的工程特点,最终选择同时具备单护盾TBM模式与土压平衡模式的双模式复合盾构作为施工机械,并给出了盾构关键部件的选型要求。

具有三种掘进模式的盾构关键技术研究

通过广州地铁某隧道工程施工实例,针对其复杂地质情况,提供一种能够根据不同地层条件和施工需要进行多模式快速一键转换,集土压平衡式盾构、泥水平衡式盾构与泥水式TBM于一体的盾构机及控制方法。