盾构机刀盘设计在地层复杂区域中的工法优化探讨

随着城市化进程的不断推进,盾构机在地铁、隧道等工程中的应用日益广泛。然而,在地层复杂区域,尤其是存在软弱夹层、岩溶地质等情况下,盾构机刀盘设计成为工程中的关键问题。基于此,本文围绕盾构机刀盘设计在地层复杂区域中的工法优化展开讨论,提出了一系列解决方案,以提高盾构机在复杂地质条件下的施工效率和安全性。

页岩气调查井复杂地层有机硅聚合物钻井液体系的研制与应用

页岩气调查井通常地质条件复杂,钻探难度大。在对页岩气调查川沐地2井井壁稳定性分析的基础上,优选了有机硅聚合物钻井液体系,并通过正交试验,明确了有机硅改性聚合物、多级配超细碳酸钙、乳化石蜡和硅氟聚合物等主要处理剂的最优加量,形成了基本配方,在室内实验评价中该体系展现了良好的抗钻屑污染能力、抗钙侵能力、抑制性和封堵性。现场应用表明,川沐地2井在采用有机硅聚合物钻井液体系后,井内复杂情况得到明显改善,有效保障了井内安全,并顺利钻进至设计井深,实现了地质目标,钻进效率相比同区域同类型钻井大幅提高。研究成果可为页岩气调查井复杂地层钻探钻井液的选择与应用提供借鉴。

煤矿复杂地层TBM掘进巷道新型装配式支护结构工程实践

TBM(Tunnel Boring Machine)全断面掘进机已在煤矿深井巷道掘进工程中成功应用,取得了显著的社会经济效益。但仍存在影响其进一步推广应用的技术瓶颈。针对当前支护结构与支护技术难以同时满足支护效率、支护强度和施工成本方面的要求,TBM难以充分发挥其速度优势的技术瓶颈,研究团队研发了新型钢管片型装配式支护结构。开展了新型装配式支护结构大比尺模型试验,获得新型支护结构在受载条件下变形破坏规律,根据试验结果优化新型支护结构型式。基于新型钢管片支护下TBM掘进巷道数值模拟评估新型支护结构可靠性。最后开展工业性试验,现场验证新型钢管片式支护结构用于煤矿TBM掘进巷道的可行性。试验结果表明,巷道围岩最大拉应变为803×10-6,钢管片支护结构变形量小于1 mm。新型支护结构安装速度快,可在90 min内掘进1.5 m并完成一环管片的安装工作,显著提高了TBM掘进巷道的支护强度和TBM掘进作业线的地层适应性。为未来进一步提高煤矿巷道掘进速度、保障煤矿采掘接替提供技术参考。

煤矿深部复杂地层TBM掘进精准高效调向技术

TBM在掘进过程中容易偏离设计轨迹,而TBM自身调向系统调向能力有限,在偏离设计轨迹时调向困难,目前已经有多种TBM调向纠偏技术,但是在煤矿深部复杂地层中,仅依靠TBM自身难以成功调向。依托安徽淮南矿区某煤矿深部地层TBM掘进巷道工程,针对TBM在复杂地层中的调向问题,提出一整套煤矿深部复杂地层TBM掘进精准高效调向技术,即选择合适的调向起始点、充分利用复合地层对TBM的偏转力以及优化TBM调向机构的方法,实现TBM精准高效调向,该技术经工程实践验证,取得了理想的技术经济效果。

复杂地层深基坑井群降水综合控制方案优化分析

为控制工程物料成本及时间成本的投入,实现对复杂地层降水控制措施的合理化选择。以京安城际榆安1号隧道明挖段深基坑降水施工为背景,通过有限元模型分析和现场抽水试验相结合的方法,研究了止水帷幕插入深度、单井抽水速率及抽水时间对深基坑降水效果的影响。结果表明:基坑降水止水帷幕插入比控制在1∶0.9时,基坑降水效率及成本投入最优;抽水时间随单井抽水速率整体呈先快后慢的下降趋势,但增加到一定范围后趋势变缓、相关性减弱,单井最优抽水速率取125 m^(3)/d最优;抽水1~7 d天坑内地下水位降幅较大,达到最大降深的95.2%,以第7天的水位降深为标准进行降水方案设计最合理。可见科学的降水方案不仅有助于水资源保护,也关系到工程降水安全经济进行。

复杂岩溶地层大口径DRCP顶管施工试验研究

复杂岩溶地层中大口径顶进施工法用钢筋混凝土管(DRCP)顶进施工过程中的最大顶力值,是顶管施工中最关键的施工控制指标,决定了顶管施工的效率。为了研究复杂岩溶地层大口径DRCP顶进过程中的总顶力变化规律,建立了DRCP顶进过程力平衡模型,并基于贵阳市“汪家大井”水源应急工程的管道工程,开展了岩溶地层中DRCP顶进过程原位试验,对顶管施工过程中的顶管顶力进行实时监测和分析。结果表明:DRCP顶进过程主要分为切削力平衡阶段、顶力渐变平衡阶段和摩阻力平衡阶段;对于岩溶地区的燧石灰岩、灰岩和砂质页岩,采用泥浆减阻的DRCP的平均摩阻力fk分别为:6.06,5.81,3.78 kN/m^(2),在顶管设计和顶进施工的顶力控制中,可以将其乘以安全系数,作为类似顶管工程的取值参考;触变泥浆减阻DRCP在不同岩体顶进过程中的顶进阻力不同,岩石越坚硬,DRCP受到的平均切削力、平均摩阻力和综合摩擦系数越大。提出的复杂岩溶地层大口径DRCP顶力计算方法,对于明晰DRCP顶进施工控制指标,保障施工安全和进度具有重要意义。

复杂地层水平井的固井工程设计

针对我国松辽盆地中央坳陷区龙虎泡某断裂带的预探井进行固井设计,设计井深为4200m,取四个靶点,垂直井深超过2400m。本文主要介绍了主井眼段的井身结构、井眼轨迹、套管柱强度及注水泥设计等四部分内容,其中,井身结构采用试算法将井段分为三开次,一开至800m,二开至1200m,三开至设计井深;套管柱强度设计采用了J-55、L-80及N-80等三个不同钢级;固井水泥选API标准的G级油井水泥,掺入一定量的石英砂以提高水泥浆的抗温性能。

广州地区复杂地层深基坑工程TRD工法的设计与实践

广州地铁某停车场U型槽基坑工程是广州地区首个采用TRD工法的基坑工程,详细介绍了TRD工法在广州地区复杂地层基坑工程中的设计方法和实施效果。基坑工程的实施过程和监测结果表明:水泥掺量为30%的TRD工法构筑的等厚度水泥土搅拌地下连续墙墙体的28 d无侧限抗压强度大于2.4 MPa,挡土和止水效果良好;内插H型钢TRD工法基坑支护结构对基坑位移和周边地面沉降的控制安全可靠,可为同类工程项目提供借鉴与参考。

逆作拱墙法支护结构在复杂地层管道塌陷处理中的应用探讨

华南地区地层复杂,地下水位高且活动强烈,对市政管道影响大,常出现由于地下水活动造成的管道沉降塌陷等情况。结合具体工程案例,在管道塌陷处构建一个方形逆作拱墙基坑支护结构,对其井壁受力、抗浮及位移进行了计算分析,证明该支护结构安全稳定,通过其开挖基坑并更换破损的管道,取得了很好的工程效果。该方法施工工艺简单便捷、受力性能较好且造价较低,可为同类工程参考借鉴。

复杂地层中深大基坑开挖变形特征和优化设计

复杂地层中的基坑开挖对周边环境会产生很大的干扰和影响。以兰州市兰石14#地块建设项目基坑为工程背景,运用有限元软件MIDAS进行基坑开挖数值模拟,同时结合现场监测数据进行研究分析。结果表明:在基坑开挖过程中桩身水平位移最大为13.5mm,基坑周边竖向位移最大为12.1mm,桩身及锚索受力与基坑开挖深度呈正比关系且满足规范要求。同时针对原有基坑设计方案进行了优化分析,对比了不同放坡坡率和不同桩径等影响因素。结果显示:当采取600mm桩径、桩间距为1.2m的支护桩,放坡坡率为1∶0.5时,基坑变形与原设计基本一致,优化后的开挖支护方案可有效降低基坑的开挖支护成本。

近海复杂地层下城市轨道交通TBM选型优化与掘进参数控制

[目的]为提高TBM(隧道掘进机)的地层适应性,解决青岛地铁2号线(以下简称“2号线”)西延段近海复杂地层下TBM选型的难题,需对TBM选型进行优化,并对其掘进参数进行控制。[方法]通过地质条件适应性、施工灵活度及掘进效率等方面,对适宜硬岩掘进的TBM类型进行了综合比选。针对2号线TBM掘进区间存在的穿越断裂破碎带、始发空间不足、小曲率半径施工及不具备吊出条件等工程难点,对TBM进行了优化设计。确定了不同等级围岩下双护盾TBM的推力、扭矩、刀盘转速及净掘进速率等参数的取值范围。[结果及结论]经综合比选,2号线西延段近海复杂地层选用DSUC型双护盾TBM施工。该型TBM具有良好的地层适应性,支护方式灵活多样,通过优化刀盘、盾体及后配套台车设计,改进始发、拆解、小曲率半径施工方案,完善超前加固及导向系统,使TBM应用更加经济合理。双护盾TBM在中硬岩层中掘进时,可适当增加推力和扭矩,以提高净掘进速率;而通过断层破碎带时应严格控制掘进参数,以减少对掌子面的扰动。

水利工程复杂地层钻进井壁保护堵漏技术研究

随着水利水电等大型水工程的快速发展,钻孔技术在工程勘探和施工过程中得到了广泛应用。然而,我国的地质条件复杂多变,许多工程区位于发育的断裂带、盆地软基地段等复杂地层,这就导致钻孔过程中经常发生井壁坍塌、渗漏、涌喷等事故,严重影响钻孔质量和施工进度。为了解决这些问题,文章对复杂地层进行了分类,并探讨了复杂地层钻孔的堵漏方法选择原则,以及水泥浆在水利工程中的性能要求及应用。文章还以东北某水库工程的钻孔项目为例,描述了复杂地层钻探及封堵过程,为类似工程提供了宝贵经验。

复杂地层斜拉桥超百米深灌注桩钻孔施工技术

传统的灌注桩钻孔施工方法有冲击钻孔、冲抓钻孔和正、反循环钻孔及旋挖钻孔。冲击钻孔的地形适应性好,其可满足卵石、砾石、块石、基岩等各类地质条件,能够较好的处理孤石或孤石群钻孔施工,但根据当地相关政策规定:靠近水源地河堤的桥梁桩基施工禁止采用冲击、锤击等震动大的施工工艺,故该桥梁灌注桩钻孔施工难度加大。结合工程实际,提出一种复杂地层斜拉桥超百米深灌注桩钻孔施工技术,总结出施工工艺流程及操作要点,最终实现了在复杂地层进行超百米深灌注桩钻孔施工的目的。

川南煤田古叙矿区复杂地层泥浆研究与应用

川南煤田古叙矿区构造上位于四川前陆盆地南缘叙永-筠连叠加褶皱带,由古蔺复式背斜和若干次级褶曲组成,受构造地质作用的影响,断裂发育,岩层局部直立、部分倒转,地层岩石破碎。矿区浅部发育裂隙溶洞,岩石破碎,钻孔漏失,深部煤系地层松散,钻孔垮塌,导致卡钻、烧钻和埋钻等孔内事故频发,钻探效率低,甚至出现钻孔报废,严重影响矿区的勘探进度。针对上述钻探技术难题,经过一系列的研究和泥浆实验,探索出了适用于该矿区复杂地层钻探的泥浆,现场应用效果较好,有利保障了该矿区钻探工作的实施。

复杂地层深孔钻探孔内事故处理与预防研究分析

随着对矿产资源需求的增加,矿产资源勘探逐渐向更深更复杂的地层发展。复杂地层深部钻探存在许多难点,孔内事故预处理是其中的重要关键技术之一,为降低深孔钻探孔内事故发生率,在施工过程中做好事故预防,本文分析常见深孔孔内事故特点,针对坍塌卡钻、压差/粘吸卡钻和缩径卡钻三种情况进行了形成原因、卡点原因及事故处理应对措施,重点分析了井漏和坍塌两重孔内事故,以及孔内事故的预防措施。

黔东南州黎平县复杂地层岩溶区桥梁桩基施工技术要点分析

在黔东南州黎平县地层岩溶区进行桥梁桩基施工,经常会出现地基不均匀变形、崩塌和陷落等问题。对地层情况进行分析,制定完整的施工方案,从场地平整、测量放样、护筒埋设、岩溶处理等方面着手,并结合岩溶区地质地形情况对施工方案及流程进行优化,保证了桩基施工质量,为桥梁后续施工奠定良好基础。

煤矿复杂地层底板梳状定向钻孔钻进工艺技术研究

以贵州发耳煤矿工程为研究对象,对该煤矿工程的基本情况进行了简单介绍,进而分析了梳状定向钻孔钻进工艺流程,并验证了该工艺的应用效果。通过验证可知,该工艺的应用可以提升瓦斯抽采效率,有利于降低瓦斯治理成本,可将该工艺大规模推广。

水利工程复杂地层中水泥土搅拌桩的施工改进分析

为提高水利工程复杂地层中水泥土搅拌桩的施工效率,节约建设成本,论文结合案例的实际情况,对水泥搅拌桩的施工要点进行了研究,并提出改进措施。通过试桩检测发现,经过工艺改进的桩体在均匀性和承载力等方面的性能都更加符合施工要求。

复杂地层中底板梳状钻孔抽采技术的应用研究

在当前的煤矿开采中,部分煤层有着煤质松软、厚度较薄、瓦斯压力大等特点,难以高效地进行瓦斯抽采作业。为此,先概述梳状定向钻孔抽采技术,然后以一煤矿+960 m水平运输延伸巷的掘进为例,明确该矿的基本地质特点。其次,结合实际分析了抽采钻孔设计及具体施工,共设计了7个主定向钻孔,并以主钻孔为主干又增加了56个梳状分支。最后,对该技术进行了实践应用,并对抽采效果进行了讨论,单孔平均瓦斯抽采体积分数及平均瓦斯抽采纯量皆较高,能提高巷道掘进期间的安全性。

复杂地层地铁盾构近距离下穿市政隧道变形控制技术研究

在紧邻既有盾构隧道下方新建地铁隧道,必然会导致既有隧道产生不均匀形变,如何控制变形、确保施工安全是亟待解决的工程技术难题之一。文章依托广州地铁12号线云溪公园站—小金钟站区间盾构近距离下穿既有金源路市政隧道项目,研究在上软下硬复杂地层条件下盾构施工对既有隧道沉降变形的影响及控制技术。通过分析工程概况、地层特性及盾构施工条件,提出针对性的保护方案和施工措施,从而有效减小新建盾构隧道施工对既有隧道的影响。为验证保护方案的可行性,采用有限元软件建立盾构下穿隧道的三维模型,并将有限元模拟结果与现场实际监测数据进行对比,验证模型在该工程中的适应性。此外,总结并提出针对盾构下穿既有隧道工程的保护对策和技术措施,可为类似工程施工提供参考和借鉴。