超大直径泥水盾构防滞排关键技术研究

在隧道施工中超大直径泥水盾构常面临气垫舱受排渣通道限制堵塞、排浆口受渣土粒径影响堵塞及泥浆循环系统配置不合理导致堵塞等滞排问题,以深圳春风隧道工程为例,对超大直径泥水盾构的泥浆循环系统展开研究。基于流体力学原理,进行超大直径泥水盾构泥浆循环系统关键参数计算,实现泥浆循环系统进排浆流量、管径、泵站的合理配置,提高泥浆循环系统对大粒径渣石、高流速泥浆的适应性。在理论研究的基础上,设计前舱直排掘进模式,降低开挖舱渣土滞排风险;设计主机段小循环模式,提高主机段携渣能力;应用主机段排渣分级破碎技术,避免大粒径渣石堵塞排渣口及排浆泵。经深圳春风隧道施工结果可知,本方法能够有效降低泥水舱、气垫舱、排渣口等关键部位渣土滞排风险。

泥岩-砂卵石复合地层双模盾构适应性设计

为解决盾构机在土体性质差异巨大的复合地层条件下掘进效率低下的问题,以新建成都至蒲江铁路紫瑞隧道工程为例,探讨了在泥岩-砂卵石条件下盾构机的选型与适应性设计。首先针对地层特点,总结出掘进过程中可能遇到的沉降控制、卵石滞排、刀盘结泥饼等问题;然后结合盾构不同支护模式的特点,认为双模盾构可以满足安全高效掘进的要求,并对不同区段下掘进模式的选择做出了划分;同时对双模盾构机的整体设计进行了介绍,并结合复合地层的特点,对盾构刀具设置、“采石箱+辊齿破碎”设计、“气垫直排式”设计、防结泥饼措施等针对性措施进行了着重介绍。

大直径盾构掘进风险分析及对特大直径盾构挑战的思考

目前,基于建设规模和设计功能的需求,特大直径盾构已多次应用于铁路、公路、城市轨道交通、地下管廊等领域隧道工程建设。初步统计了国内外15.5 m以上的特大直径盾构隧道工程,总结了大直径盾构在掘进过程中的主要风险及常见问题,包括主轴承损坏失效、盾构管片拼装脱出盾尾后上浮、刀具磨损随盾构直径增大而加剧、刀盘前泥饼粘结、渣土滞排、刀盘升温等,并结合案例分析其原因。针对特大直径盾构带来的事故风险,从土压盾构与泥水盾构主轴承密封问题、管片盾尾脱出后上浮风险、常压刀盘与常规刀盘的选择、泥饼粘结和渣土滞排难题、预探前方复杂地质、海中基岩爆破及注浆固结辅助处理等方面提出思考和建议。

常压刀盘泥水盾构舱内滞排分析

以深圳市春风隧道超大直径泥水盾构掘进碎裂岩、糜棱岩复合地层为例,对掘进过程298~303环掘进参数进行分析,选择最优值,防止泥水舱渣土滞排,有利于盾构连续掘进,减少换刀量,针对其他岩层也可用此种方法进行分析.

灰岩与粉砂岩复合地层双模盾构选型技术研究

为了解决灰岩岩溶地层喷涌失压或渣土滞排、强风化粉砂岩地层结泥饼的盾构施工难题,针对深大城际铁路2标白大工作井-大运站区间隧道工程,研发了灰岩与粉砂岩复合的复杂地层下土压/泥水双模盾构选型配置技术,配置了螺旋机与排浆管串并联的双通道出渣、高效破岩与防结泥饼的刀盘刀具、高抗磨与零排放的泥水环流等关键系统。研究结果为盾构顺利灰岩岩溶与粉砂岩复合的复杂地层提供了解决方案。