土压平衡盾构机掘进工程中松动地层的控制及监测研究

为了确保合肥地铁3号线黄潜区间土压平衡盾构机掘进过程的安全和进度,对松动地层的控制及监测展开研究。为控制松动地层的形成,该工程采取地面注浆加固法、超前注浆法、径向注浆法等控制方法;应用地质雷达探测等技术,对地表沉降进行监测。根据地层松动程度和掘进前后地表的沉降程度,选择一种或数种加固方法,对松动土体进行提前加固,实现对工程全面精准的控制。

岩溶地区土压平衡盾构机主要掘进参数研究

为研究岩溶地区土压平衡盾构机主要掘进参数的控制问题,依托贵阳轨道交通3号线一期工程中具有代表性的四皂区间(四方河站—皂角井站)盾构施工项目,统计分析盾构机的总推力、刀盘扭矩、掘进速度、土仓压力4个主要掘进参数,并采用数理统计方法研究参数的相关性及影响因素。结果表明:在岩溶地区,土压平衡盾构机主要掘进参数的实际控制值符合正态分布规律;受特殊地质条件影响,各参数的相关性较弱。研究成果可为类似隧道工程提供参考。

土压平衡盾构机在富水硬岩地层快速掘进施工技术

随着城市轨道交通的高速发展、轨道交通线路网络规模不断扩大,交通线路在设计、施工时不可避免的受到地质条件影响,再加之施工期间安全、文明、环保要求愈加严格,传统的施工工艺在应用过程中受到极大限制,开挖施工技术显得非常重要和必要。由于现有开挖施工技术有限,且盾构法施工受水文地质影响较大。针对这一问题,提出了土压平衡盾构在富水硬岩地层快速掘进、有效控制地层压力、恢复地表沉降的措施。本文对富水硬岩地层快速开挖的施工方案进行了回顾和分析,提出了满足质量指标验收标准的详细参数计算方法和程序,为富水硬岩地层盾构掘进提供理论指导。同时在实际施工成果、技术支撑和分析评价材料奠定了该地区都市隧道掘进技术的基础。

石灰岩地层下土压平衡盾构机推进速度预测与分析

[目的]盾构机的推进速度不仅关系到隧道开挖的快慢,对于施工周期与施工成本的预测也具有重要意义,因此需对盾构机的推进速度进行预测和分析。[方法]以济南地铁3号线龙奥站—奥体中心西站区间全断面石灰岩地层为研究对象,收集盾构机掘进数据,采用空推值、异常值剔除及数据去噪等多种方法对数据进行预处理。为了提高预测精度,将数据集划分为训练集和验证集,通过线性回归建立了基于刀盘扭矩、总推进力的推进速度预测模型,并分析了掘进载荷对推进速度的影响规律。[结果及结论]在石灰岩地层下,3组推进速度预测模型的线性回归预测精度均在0.70以上,说明根据刀盘扭矩和总推进力可以正确预测推进速度。土压平衡盾构机在掘进过程中,刀盘转速和推进速度波动均较小,随着刀盘转速增大,刀盘扭矩逐渐减小;刀盘扭矩对推进速度有积极的影响,刀盘扭矩越大,推进速度越大;在同一地层和掘进条件下,由于刀盘挤土作用,仅增加总推进力不利于推进速度的提高,此时需同时增加刀盘转速。

大埋深复杂地层土压平衡盾构机盾尾脱困技术研究

盾构机盾尾包裹是施工中经常遇到的问题,往往会造成设备损坏、工期拖延、成本消耗。研究盾构机盾尾包裹成因,掌握脱困技术,以及制定切实可行的预防措施,在盾构施工中尤为重要。结合某城际轨道交通项目施工中盾尾包裹脱困实践,分析了盾尾包裹产生的原因,通过采取地层加固、增加盾体润滑、盾体和管片保护、增加辅助千斤顶等系列技术措施,实现了盾构机的安全脱困,为类似工程提供经验和参考。

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。

土压平衡盾构机在地铁施工中的应用分析

城市交通压力逐渐增大,地铁不仅能缓解城市交通拥堵,还能够减少空气污染、改善城市居民出行条件,尤其是城市化进程加速和人口数量的持续增加,地铁成为了现代城市交通建设的重要选择。土压平衡盾构机是地铁隧道施工的关键设备,土压平衡盾构机具有高效、精准的隧道掘进和稳定的施工性能,其应用不仅提高了地铁施工的效率,缩短了工期,降低了施工成本,还对提升地铁运营的可靠性和舒适度起到关键作用。基于此,本文结合实际工程案例,先阐述土压平衡盾构机的选型,然后分析土压平衡式盾构机的运行原理,最后研究土压平衡盾构机在地铁施工中的应用。

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。

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。

复合地层土压平衡盾构刀盘掘进参数

土压平衡盾构在复合地层中掘进时常出现推力和扭矩波动幅度过大的问题,为了研究盾构机在复合地层中刀盘受力特点,基于扩展模型建立了不同类型全刀盘掘土数值模型,研究了全刀盘Mises应力以及推力和扭矩的变化规律,验证了数值计算结果的合理性。基于室内土压平衡盾构掘进试验,研究了盾构机掘进参数在不同地层中的变化规律。研究结果表明,随着刀盘推进深度增加,各类刀盘Mises应力最大值呈增加的趋势。各类地层全刀盘掘进模型的推力及扭矩计算误差均未超过10%,利用扩展Drucker-Prager模型所建立的全刀盘掘进模型是合理的。土压平衡盾构掘进模型试验表明,随着中风化泥质粉砂岩地层占比逐渐增大,盾构机推力有增大的趋势;盾构刀盘扭矩先增大后减小,最后趋于稳定;出土器扭矩变化不明显。整个推进过程中盾构机推力变化范围为6.0~7.7 kN,扭矩变化范围为773.4~1195.8 N·m,出土器扭矩变化范围为32.5~104 N·m。

复合地层中土压平衡盾构掘进参数变化规律分析

对于复杂地质条件下的盾构隧道,科学设置掘进参数对工程的安全与高效至关重要。为研究复合地层中盾构掘进参数的变化规律,依托青岛地铁4号线沙子口站—崂山六中站区间左线线路,对下穿河道段、均匀黏土段、上软下硬段3种不同地质环境下的掘进参数进行了统计分析。统计特征值计算及相关性分析结果表明:1)下穿河道段因其主要为粉质黏土夹粗砂,总推进力数值最低;2)均匀黏土段掘进的参数较为稳定,土压平均值最高,总推进力和掘进速度的相关性最强;3)在上软下硬段掘进的参数变化频率与幅度较大,掘进速度最慢。

土压平衡式盾构用主驱动密封气动压力控制系统及其控制方法

传统土压平衡式盾构机主驱动密封压力控制采用一种油气混合压力控制装置,该装置承压能力不超过0.6 MPa。在操作过程中需要技术人员实时调节,对人员操作要求较高,存在误操作等安全风险,严重时会导致掌子面塌陷、主驱动密封失效、主轴承损坏等严重后果。为解决这一问题,设计了一种土压平衡式盾构用主驱动密封气动压力控制系统及其控制方法。该系统根据土压平衡式盾构机土仓压力的变化自动调节主驱动密封腔压力,并将主驱动密封的最大承压能力提高至0.8 MPa,显著降低人员操作安全风险。该系统对需高承压盾构施工的设备制造及操作有较强的指导意义。

复合型土压平衡盾构推力与刀盘扭矩计算研究

通过对复合型土压平衡盾构掘进机刀盘切削机理深入分析与研究,建立刀盘载荷计算模型,得出相应计算表达式。通过与工程实测数据的对比表明,计算结果能满足工程要求,可供盾构刀盘载荷计算参考。

南昌典型地层土压平衡盾构掘进参数演化规律及地层可掘性分析

为评价土压平衡盾构在南昌典型地层施工时的掘进效能,依托南昌地铁3号线绳金塔站—六眼井站区间盾构隧道工程,基于土压平衡盾构在全断面砾砂、全断面中风化泥质粉砂岩和砂-岩复合地层掘进时的施工记录数据,分析土压平衡盾构主要掘进参数在这3种典型地层中的演化规律,并引入贯入度、场切入指数和掘进比能等地层可掘性指标建立主要掘进参数间的相关关系,进一步基于此开展这3种典型地层的可掘性评价。研究结果表明:1)盾构在全断面砂层和全断面岩层掘进时主要掘进参数相对稳定,而在砂-岩复合地层掘进时总推力和刀盘转速明显增长;2)盾构由复合地层向全断面岩层掘进时,刀盘转矩逐渐减小,且在全断面岩层内刀盘转矩和总推力具有良好的线性正相关性;3)盾构由全断面砂层向全断面岩层掘进时,贯入度逐渐减小且其振荡性显著减小,场切入指数在复合地层和全断面岩层内具有相似的分布特征,但变化趋势相反,3种地层的掘进比能基本相近;4)在砾砂层和复合地层内,场切入指数与贯入度间存在显著的相关性,但在全断面岩层内相关性较弱;5)砾砂层的贯入度最大且场切入指数和掘进比能最小,表明土压平衡盾构在该地层掘进效能最优;6)整体上,相比于砂-岩复合地层,全断面砾砂和全断面中风化泥质粉砂岩地层的可掘性更好。

复合式土压平衡盾构机刀盘性能综合评价方法

复合式土压平衡盾构机刀盘对复合地层的适应性决定了施工的安全性和经济性。由于刀盘结构的多样性以及施工环境的复杂多变性,不同类型的刀盘在应对不同地层时,其综合性能表现不一,目前仍缺少对其综合性能进行评价的有效方法。在考虑刀盘性能影响因素多层次、多方面和相关联性的基础上,从刀盘的结构性能、刀具布置性能、力学性能、经济性、安全可靠性和环境适应性等方面,建立刀盘性能评价指标体系。根据刀盘递阶层次结构评价模型特点,提出一种基于模糊数学与评价理论,以模糊层次分析法计算刀盘指标权重,通过模糊综合评价和模糊优劣解距离决策法对刀盘进行综合性能评价的方法。结合长沙某地铁施工标段地质条件,选取四种常见的复合式土压平衡盾构机刀盘方案,进行评价确定最终方案,并通过工程实例验证本方法的合理性和有效性,为施工过程中的刀盘方案选型决策提供一种新方法。

复合式土压平衡盾构机在高强度硬岩中的掘进技术分析与研究

硬岩局部侵入地铁隧道开挖断面,往往对盾构顺利掘进提出较大挑战。盾构通过硬岩段时存在的主要问题是滚刀非正常磨损严重,开挖系统综合性能大大降低,造成推进参数异常、贯入度小、掘进速度极低等问题。文章依托深圳地铁9号线工程,对复合土压平衡式盾构掘进通过高强度花岗岩地层时遇到的主要问题和原因进行了分析,提出了应对措施,通过合理配置刀具、及时更换刀具以及合理确定掘进参数确保了盾构安全顺利通过硬岩段。

复合地层中土压平衡盾构机掘进状态评估

针对复合地层中土压平衡盾构机掘进状态复杂多变而难以评估的问题,以珠海市三灶隧道工程为背景,基于盾构机掘进过程中的监测数据,运用证据理论和隶属度函数方法,对土压平衡盾构机在复合地层中的掘进状态进行研究。结合实际隧道工程案例,确定了盾构机掘进状态的8个影响因素,并将监测数据划分为4个等级,提出了基于证据理论的盾构掘进状态等级综合评价模型。在建立的模型中,证据理论有效地融合了现场的监测数据,使得评估结果更加可靠,该模型原理清晰,具有可操作性。评估结果显示,该模型能够有效地评估土压平衡盾构机在复合地层中的掘进状态,可为盾构机在复合地层中的掘进状态提供一定参考价值。

盾构掘进机土压平衡的实现

为了控制地面沉降,减少地表变形,采用电液比例控制技术对盾构掘进机推进液压系统和螺旋输送机液压系统进行了集成设计.其中推进液压系统采用了比例压力流量复合控制技术,螺旋输送机液压系统采用了电反馈比例控制技术,在模拟试验台上进行了土压平衡实验分析.结果表明,通过实时控制推进速度或螺旋输送机转速,对盾构掘进机进行推进控制或排土控制操作,可控制密封仓内土压力在设定范围内,从而实现土压平衡.

复合式土压平衡盾构机刀盘开口模式设计

复合式土压平衡盾构机在掘进过程中,刀盘开口模式直接影响碴土流动性,碴土流动性能够保证施工开挖面压力平衡,因此合理的刀盘开口模式是保证盾构系统内部压力稳定和掘进安全的关键。本文针对加入改性材料后具有一定流动特性的碴土,运用计算流体力学的方法,研究了不同刀盘开口方式对碴土流动性的影响。分别对比了相同和不同开口率下,对于同一性质的流体,盾构系统的压力传递情况,得到了系统轴向的压力分布规律。针对不同开口率得到了开口率大小与压力传递的关系,针对相同开口率得到了不同开口位置与压力传递的关系,为刀盘开口模式的结构设计提供依据。

土压平衡盾构掘进机刀盘扭矩模拟试验研究

通过对土压平衡盾构掘进机刀盘切削土体进行理论分析,建立数学模型,得出相应计算公式。介绍了模拟试验平台和针对两种不同形式刀盘的两次模拟试验,并针对φ1800mm模拟土压平衡盾构掘进机进行刀盘扭矩计算以及结合模拟试验进行研究。此外,还针对国内外多个土压平衡盾构掘进机工程计算其刀盘扭矩,并与现场数据进行对照分析,从而得出土压平衡盾构掘进机刀盘扭矩的计算公式。研究结果表明:根据理论分析和相应计算公式可以得出关于土压平衡盾构掘进机刀盘扭矩的精确结果,且与模拟试验相符,并能满足实际工程的要求。