盾构拼装管片通过矿山法隧道段的施工工艺

结合深圳地铁龙岗线石购区间左线190m隧道为例，对盾构拚装管片通过矿山法隧道段的施工工艺的特点、原理及施工方法进行了总结，并针对本施工工艺的重点与难点进行简要分析与说明。

水下盾构隧道管片拼装质量控制方法研究现状与展望

针对大型水下盾构隧道施工阶段可能存在的管片拼装质量问题,综述国内外相关水下盾构隧道管片拼装的重要研究,主要涵盖管片拼装质量控制指标、管片拼装对隧道衬砌力学性能的影响、管片拼装质量控制以及质量检测的应用等方面。针对管片拼装质量控制指标,探讨管片尺寸和几何要求、裂损性、水密性及防渗性能要求等关键内容。通过现场监测、相似模型试验与原型试验归纳管片拼装对水下盾构隧道衬砌力学性能的影响。在拼装质量控制方面,介绍管片拼装设备、盾构隧道管片传感监测系统、盾构姿态预测方法以及管片定位技术的发展和应用。同时,总结近期管片拼装缺陷检测方法的研究成果,包括三维激光扫描、图像三维重建以及计算机视觉等技术在管片衬砌裂缝及渗漏方面的应用。最后,讨论管片拼装的尚存问题以及研究趋势。目前存在的主要问题包括:1)缺乏有效的拼装质量实时监测与评估方法;2)对水下环境中管片拼装力学性能影响研究不足;3)自动化控制技术的成熟度不够;4)隧道缺陷检测精度及其风险评估方法仍需进一步优化。展望未来,将通过对管片拼装质量评估手段、自动化与智能化拼装技术以及高精度缺陷定量分析方法的不断创新和改进,实现对拼装质量的实时监测、数据分析和定量评估,从而提高管片拼装的效率、精度和安全性。

基于推拼同步盾构机的管片拼装机结构和控制方法研究

针对推拼同步盾构机利用轴向插入式管片拼装中产生的额外推进时间进行管片拼装的特点,分析了管片拼装机的适应性要求。通过对比多种拼装机方案,最终采用不改变传统大平移拼装主体结构的方案,通过算法和控制使拼装系统具有跟随和补偿双模式,可分别使拼装机主体与盾构机、成环隧道保持静止。针对推拼同步盾构机管片拼装的工况对拼装机平移梁的可靠性进行了分析,可满足推拼同步工作要求。

管片拼装内衬法在长距离排水管道修复中的研究及应用

上海市浦东新区排水管道长度约4230 km,其中管龄超过30年的占到6.2%,部分管道处于恶劣的运行环境下,已出现腐蚀渗漏并造成路基的空洞。以上海市浦东新区罗山路(华漕达桥—张江立交)路段道路下污水管道修复工程为依托,针对中心城区长距离、大管径的受损排水管道,在保证正常排水情况下,采用管片拼装内衬法进行修复。该工艺采用硬质PVC定制管片在管道内拼装成环,然后壁后注浆形成内衬,有效解决了市区排水管道修复交通量大、施工作业面小的难题。

管片拼装内衬修复技术在非开挖修复工程中的应用分析

文章首先介绍管片拼装内衬修复技术的特点。其次以实际工程案例出发,论述选择管片拼装内衬修复技术的原因,总结管片拼装内衬修复技术的适用场景和技术要求。通过管片拼装内衬修复后,管道整体结构得到恢复。该技术凭借施工灵活、无需大型器械进场等优点,在城市密集区,对于大中型管道的非开挖修复具有较大的应用前景。

“先盾后扩”隧道穿越地裂缝带管片拼装方式及影响

依托西安地铁15号线府君庙村站—祝村站区间盾构隧道穿越地裂缝带工程,分析了“先盾后扩”法施工管片拼装方式及工程影响。基于理论分析推导了土层参数、断面椭圆度和地表最大沉降的关系式。结果表明:考虑设防段扩挖施工便利性和正常段结构受力稳定性,设防段管片宜采用通缝拼装并将封顶块置于拱顶正中央,正常段管片采用错缝拼装;横向刚度有效率在错缝拼装时取值范围为0.27~0.88,在通缝拼装时取值范围为0.23~0.75,且随着断面椭圆度增大而减小;通缝拼装引起的地层损失率和地表最大沉降比错缝拼装大;管片拼装过程引起的地层沉降会累积在“先盾后扩”施工总沉降中,因此应确保拼装质量,建议参照规范将通缝拼装时断面椭圆度控制在5‰以内。

地铁盾构内置式榫插型管片错缝拼装施工技术

某地铁盾构区间首次在国内采用内置式榫插型管片错缝拼装施工技术,内置式榫插型管片连接形式不同于常规螺栓连接,环向采用承插式连接,纵向采用插入式连接,环、纵向连接件允许偏差仅为1.5mm,拼装精度要求高,而且纵向为不可逆连接,国内没有类似的施工经验可以借鉴。本文通过实践案例,针对国内首次开发应用的内置式榫插型管片错缝拼装,通过现场试验段试拼装,开展了盾构机选型与改造、盾构掘进技术、管片拼装工艺、质量控制等方面的研究,形成了内置式榫插型管片拼装施工工艺,为施工质量验收标准提供了技术支撑。

深埋高水压管片拼装隧道防水体系研究

文章通过理论分析、数值计算和工程案例分析对深埋高水压管片拼装隧道防水体系和工程措施进行研究。高水压管片拼装隧道防水首先应该建立在对水压力正确认识和合理选取的基础上,并因地制宜、刚柔并济地建立防水体系。管片作为承担地下水压力的结构,其接缝密封垫是管片防水体系的重要一环,应根据工况合理制定技术标准,管片的注浆孔等防水薄弱部分需采取多道设防的工程措施。相关经验可为其他类似隧道工程防水施工提供参考和借鉴。

探讨降低地铁盾构管片拼装破损率的有效措施

随着城市的快速发展,为缓解地面交通压力、提高民众出行效率、实现城市区域联动,部分城市开始大力发展地下交通建设,尤其是地铁建设已越来越多的出现在全国各中心城市中,作为地铁建设的主要施工工艺----盾构法隧道也越来越普遍。在盾构法隧道施工过程中,作为该工法中主要施工工序的盾构管片拼装,其质量的好坏将会直接的影响到隧道整体质量以及后期的运营环境,而在管片拼装过程中,管片破损是影响拼装质量好坏的决定性因素,如何有效控制盾构管片拼装的破损率是广大建设者们普遍关注的话题。

管片拼装法在大直径排水管非开挖修复中的应用实践

本文结合上海市曹安公路(K14+000~K14+600)雨水管修复养护工程DN1800雨水主管修复的工程案例,对适用于DN1800管道非开挖修复的3种工艺进行了比选,详细介绍了管片拼装内衬法修复的技术原理、施工流程、适用范围,管道预处理及及施工要求。总结了项目实施难点,解决方法以及工程实施效果,最后就本工程应用实施的结果展望了管片拼装内衬法非开挖修复的应用前景。

钱江隧道管片拼装过程中的力学行为实测分析

钱江隧道是目前世界上最大直径的软土盾构法隧道工程之一。通过在典型地层深埋段埋设全断面的隧道试验环,对盾构拼装管片的全过程及拼装后管片结构的受力特征进行了现场实测。监测结果表明,管片结构内力在拼装过程中受到管片相对位置及相互接触关系的变化影响,经历了波动、微调整直至平衡状态的变化过程。多数管片在拼装阶段的实测内力小于正常使用阶段管片理论内力的30%,但高于拼装阶段管片内力的理论值,最高可达到拼装阶段理论值的10倍以上。管片拼装过程中的内力实测值经历了波动或跳跃后逐渐逼近拼装阶段的理论值。值得注意的是,实测值的变化曲线表明:个别管片局部内力出现突变,实测突变值达到正常使用阶段理论值的3倍以上。因此,尽管管片之间通过管片间接触条件及相对位置的调整使管片结构的内力较快调整至正常状态,但该过程中出现管片内力局部过大的情形对管片结构的耐久性和长期承载性能可能造成影响,在今后的设计和施工控制中应予以充分考虑。

盾构隧道通用管片虚拟拼装系统

基于通用管片与盾构隧道设计轴线的几何特征,利用多环组合的方法选取通用管片的拼装点位、制定切向纠偏线路,并基于Unigraphics开发了管片的虚拟拼装系统,实现了通用管片三维动态虚拟拼装及拼装偏差报告的输出.将该系统应用于正在施工中的上海某超大直径盾构隧道中,达到了预期的效果.

管片拼装试验台回转电液控制系统设计及试验分析

针对管片拼装机高速、高精度及低冲击自动拼装技术的需求,在全面分析了管片拼装机回转驱动系统大行程、大惯量及长时间运行特点的基础上,设计了以比例换向阀为调节核心、以平衡阀为辅助保障的管片拼装试验台回转电液控制系统.参考工程应用管片拼装机相关参数及管片拼装试验台设计要求,基于相似理论提出拼装试验台回转电液控制系统参数指标及原理图,运用SolidWorks建模仿真及负载力矩分析,进而完成电液控制系统参数设计及元件选型,最后完成了2m管片拼装试验台回转电液控制系统的搭建及试验分析工作.试验分析结果表明:系统稳态性能满足设计要求,最大转速为6.25r/min;同时具有良好的动态性能,系统阶跃响应峰值时间为1.1s,可平稳实现斜坡减速及低速停车.

基于拼装参数优化的盾构机管片拼装节能技术

地铁隧道通常由成千上万的环管片拼接而成,为减少盾构机在管片拼装过程中的能量消耗,提出基于运动参数优化的管片拼装节能技术.以Ф3.2m试验盾构为研究对象,在分析管片定位时管片拼装机构各自由度运动与受力状况的基础上,建立管片拼装机在完成同一环不同位置管片的定位工作过程中系统做功与能量分布的数学模型,通过解决以消耗能量为目标函数、管片目标位置为约束条件的优化问题,得到在实现最小能量消耗的拼装过程中各执行器运动参数确定原则与求解方法.通过对比计算3种不同拼装路径下拼装机消耗能量情况表明,使用参数优化选择方法确定的拼装路径最高可达到4%的节能效果,在实际隧道掘进中累计节能效果将更加明显.

盾构管片拼装试验台监控系统设计

针对现有盾构管片拼装设备低精度、低效率、低可靠性的问题,以实现管片高效拼装为核心目标,设计了管片拼装试验台监控系统.在全面分析了管片拼装试验台的原理及监控需求的基础上,首先设计了以工控机为控制核心及以PCI数据采集控制卡为输入和输出模块的数据采集控制系统,接着分别设计了以软起动器为启停控制设备的动力电机电器控制线路及采用直接启动方式的风冷器电器控制线路,继而基于LabVIEW开发了可实现高速数据采集及实时控制的试验台监控系统软件,最后依据相关设计搭建了管片拼装试验台监控系统.监控系统运行结果表明,硬件运算高速、可靠,软件设计合理、有效,该系统在试验台的操作过程及管片高效拼装方法的研究过程中发挥了重要作用.

盾构隧道缓和曲线段管片组合轴线拟合计算方法

盾构隧道在缓和曲线部分存在管片拼装问题,因缓和曲线线型复杂,管片拼装点位多变,一直是施工过程中的一个难题。基于错缝拼装要求与楔形管片特点,提出一种在平面范围内,利用循环计算与误差控制的条件判定,综合比选标准环与楔形环组合,完成每环管片拼装施工,最终拟合出既满足规范与控制指标,又可保证线型较为均匀的管片拼装轴线的管片施工设计方法与验证方法。并根据实际工程需要,提出最大允许偏差控制方法和缓圆点附近的管片拼装优化措施,结合珠海市珠机线湾仔北站—湾仔站区间盾构隧道实例,证明了此方法的准确性与适用性,为缓和曲线上控制管片拼装质量提供理论依据。

盾构隧道管片拼装纵缝变形规律研究

文章基于对管片拼装阶段的拼装过程以及管片受力情况的分析,采用有限元软件对不同拼装椭圆度、不同封顶块位置下的纵缝张角变化规律进行了研究,并在此基础上计算得出封顶块处于最不利位置时密封垫处的最大内外张开量。研究结果表明,在管片拼装阶段,拼装椭圆度与管片间张角呈线性关系;在相同拼装椭圆度下,封顶块位置对张角的大小有影响,在封顶块位置角度为±32.7276°时张角最大,并且在该位置下椭圆度为±5‰D时密封垫处的最大张开量为5.1 mm。

盾构机在特殊地段的管片拼装技术

深圳前湾燃机电厂过海管廊工程分为1 088m的盾构法施工段和370m矿山法施工段,衬砌均采用6块钢筋混凝土预制管片拼装而成。隧道地质条件复杂,坡度要求高,在海下通过,需穿越预留排桩,给管片拼装造成了很大的困难。主要介绍了在该工程施工中的两个特殊地段:盾构机穿越预留排桩地段和盾构机过矿山段,如何采用正常拼装、纠偏拼装、曲线段拼装三种管片拼装技术顺利地通过,且保证管片拼装质量。

错缝拼装盾构管片的收敛变形研究

地铁隧道的收敛变形是影响地铁正常运营的重要因素,地铁保护区内工程施工造成的堆载、卸载、基坑降水等工况会导致地铁隧道收敛变形发生极大变化。为分析错缝拼装盾构管片的收敛变形规律,首先,设计和实施了三环足尺试验,发现管片在试验工况下呈"横鸭蛋"式变形,中环横向收敛变形存在进入塑性阶段的关键点,原因是纵缝螺栓屈服;然后,利用通用有限元软件ABAQUS建立三维有限元模型,经试验数据对比验证后,用该模型探究拼装方式对管片收敛变形的影响规律,发现在试验前后环拼装方式下,封顶块位于底部时横向收敛变形较小;环间错缝效应越强,收敛变形越小。

新型接头盾构管片单环拼装质量几何分析

目前国内盾构隧道衬砌普遍使用螺栓作为连接件,导致连接存在一定问题,如手孔的设置会对管片造成削弱,螺栓的紧固靠人工作业,耗费人力。为了解决上述问题,上海轨道交通18号线部分区段使用了新型管片,新型管片的接头不同于传统管片,其纵向连接件为预埋插入式连接件,环向连接件为预埋滑入式连接件,拼装中可省去人工作业,而接头构造的不同也会对拼装质量造成影响。文章以上海轨道交通18号线新型接头管片应用项目为背景,考虑纵缝错台作为主要拼装误差进行二维几何分析,提出环内各管片姿态确定方法,以K块插入间隙和顶底、腰部收敛为指标,评价两种管片拼装质量。计算得出当环向预埋滑入式连接件的存在使新型管片拼装阶段纵缝径向错台远小于传统管片的情况下,新型管片的最大顶底或腰部收敛仅为普通管片最大顶底或腰部收敛的19%左右,成圆质量更好,同时K块插入间隙也仅为传统管片的12%左右,因此对拼装人员的操作水平要求更高。总体而言,这种连接件的使用提高了施工的自动化水平,具有较大的经济效益和社会效益,值得在今后的实际工程中广泛推广。