盾构机刀盘类型地层适应性设计研究

盾构机刀盘是决定盾构机掘进性能的关键部件。盾构机在不同地质条件下施工时需使用不同类型的刀盘,以达到快速掘进的目的。为了研究盾构机刀盘类型的地层适应性,针对深江铁路项目盾构施工中遇到的问题,基于多个施工案例,对典型地层与典型情况遇到的设计问题进行对比分析和探讨,提出深江铁路项目区间内标段盾构机刀盘类型地质适应性设计的要点,最终形成针对特定地层的刀盘类型设计方法。

复合地层越江大直径地铁隧道盾构地层适应性风险及选型分析

盾构法施工具有速度快、扰动小、劳动强度低等优点,被广泛运用于隧道工程建设中。对不同的工程而言,其地层环境一般都不同,盾构机选型的地层适应性是决定施工是否顺利的关键因素。这在复合地层和高水压环境下施工时更为明显。依托武汉地铁某大直径越江隧道,通过对穿越地层和水文条件特征的分析,识别出本区间显著存在的开挖面失稳、刀盘磨损以及密封失效等适应性风险,在此基础上针对刀盘系统、推进驱动系统和密封系统进行了选型结果分析。分析结果表明,当前盾构选型在此区间内地层适应性良好、作业效率高、有利于施工控制。

成都平原地区大直径盾构选型研究

为满足成都平原地区大直径盾构隧道建设需求,本文基于已建紫瑞隧道和锦绣隧道盾构选型经验,依托在建成渝中线铁路蜀安隧道工程,研究了大直径盾构选型问题,给出了盾构机适应性配置建议。研究结果表明:(1)土压平衡和泥水平衡均可适用于成都平原地区大直径盾构隧道修建;(2)当穿越地层以泥岩为主时建议优先选择土压平衡盾构;对于局部存在高水压或强透水地层地段,可辅以地表降水+注浆加固后采用土舱上部注浓泥浆保压掘进土压平衡模式;当泥岩和砂卵石地层长度相当时,建议优先选择泥水平衡盾构或土压-泥水双模盾构;当穿越地层以砂卵石为主时,建议优先选择泥水平衡盾构;(3)城区大直径盾构隧道对地层变形控制要求高,建议盾构机预留同步注双液浆和盾体外注克泥效等惰性浆液功能。

大直径泥水盾构在上软下硬岩性多变地层中的适应性设计

大直径泥水盾构在上软下硬岩性多变地层长距离掘进时,容易出现沉降控制难、盾构姿态不易控制、刀具磨损严重和刀盘结泥饼等现象。以环城北路-天目山路提升改造工程01标段为工程依托,针对工程盾构直径大、盾构隧道穿越地层变化大和上覆土浅的特点,从盾构隧道刀盘选型、刀具布置等方面对盾构机进行针对性设计,总结了上软下硬岩性多变地层盾构选型的具体措施,有效提高施工效率,降低带压换刀的风险,保证施工质量,显著提高经济效益和社会效益。

复合地层条件下盾构选型的风险分析

以广州复合地层条件下的盾构选型为例,从刀盘刀具对地层的适应性、盾构掘进模式及其工作参数选择出发,分析复合地层条件下采用盾构法施工时,盾构机选型的风险。结果表明,盾构机选型是复杂地层条件下地铁隧道施工的一项重要风险因素,并给出盾构在复合地层中掘进时的选型建议,可为类似工程条件下盾构机选型提供参考。

基于模糊数学和改进遗传算法的滨海地层盾构选型研究

由于地质环境的复杂性和对盾构法隧道适应性研究的缺乏,在复杂地层的沿海地区修建隧道比较困难,因盾构选型不当导致盾构掘进过程中停机、掘进困难等不适应现象时有发生。复杂地质条件下盾构在施工时往往面临着众多不确定因素的影响,难以进行有效和定量的评价。基于此,提出一种基于模糊综合评价模型和层次分析法(AHP)的盾构隧道适应性评价方法。在综合分析滨海复杂地层条件下盾构选型适应性影响因素的基础上,选取能够充分反映地质适应性差异、具有代表性和区分度高的5个评价指标,构建盾构选型适应性评价指标体系。并引入改进遗传算法(IGA)及AHP(IGA-AHP)确定评价指标的层次单排序权重和层次总排序权重,克服了AHP在一致性检验方面的缺陷。采用模糊数学构建各个评价指标的隶属函数,得到盾构选型的隶属度矩阵,并最终确定滨海复杂地层条件下盾构选型适应性模糊综合评价模型。以厦门市轨道交通4号线彭厝北站~蔡厝站区间为例,对所构建的盾构选型适应性模糊综合评价模型的合理性与准确性进行验证。评价结果符合实际情况,能为今后类似地层的盾构选型提供一定的借鉴和参考。

上软下硬地层超大直径盾构机选型及适应性分析

以实际工程为依托,结合地质和水文条件,对上软下硬复杂地层超大直径盾构机进行选型分析,并基于工程特点,对盾构机刀具、管片拼装机、泥浆环流系统进行针对性设计。采用有限元软件对盾尾强度和刚度进行校核,同时对超浅覆土段施工提出控制措施。结果表明:采用泥水平衡盾构机更适应本工程地质及水文条件,针对性设计能有效增加刀具寿命,改善刀盘中心区域渣土流动性,防止泥饼形成;盾尾强度、刚度均能满足设计要求;通过配置双舱气垫式压力平衡系统、双回路Samson自动保压系统、二次双液补浆系统能有效规避地表被击穿及盾构机管片上浮问题。

不同刀盘在富水砂卵石地层的盾构掘进适应性分析

为了实现富水砂卵石地层盾构隧道的安全、优质、高效施工,盾构机刀盘结构必须尽量适应工程地质条件。本文基于成都地铁典型的富水砂卵石地层盾构隧道现场实践,通过对三种不同刀盘盾构机在类似地质条件下的实际掘进时的掘进参数(掘进速度、刀盘扭矩、推力、刀盘转速)进行单参数和整体适应性的比较分析,得出了不同刀盘在富水砂卵石地层盾构隧道掘进时的适应性,且机型2刀盘的适应性是最好的;通过对实际掘进效率的差异原因分析,得出了富水砂卵石地层盾构隧道刀盘选型的关键因素为开口位置与最大开口尺寸。

大直径铁路盾构隧道设计及选型技术研究

文章依托太原市铁路枢纽西南环线东晋隧道盾构设计与施工实例,从工程地质、水文地质、周边环境及风险控制等方面,对盾构隧道的设计与选型进行了适应性分析与探讨。结果表明,盾构选型是盾构隧道施工的关键,应掌握详尽的地质勘察资料,有针对性地选择盾构机类型和确定盾构机相关技术参数;盾构施工中加强碴土改良及注浆系统的配置,能较好地控制地层沉降;采用大直径土压平衡盾构机在周边环境复杂的地层中施工是可行的,能够最大程度减小对城市居民生活的影响。

青岛地铁6号线复杂地质条件盾构/TBM选型分析

在隧道建设过程中,合理的盾构/TBM选型可以保证工程的安全顺利进行,还能够节约成本、节省工期。以青岛地铁6号线8工区为背景,针对该地区复杂的地质条件,对盾构/TBM选型、刀盘结构、刀具选型、成本等进行了分析;最后通过工程现场得到的扭矩、推力等参数对选型的合理性进行了评估。结果表明:1)采用带有面板式刀盘的双护盾TBM能够适应该工区的微风化斜长片麻岩地层,采用带有复合式刀盘的土压平衡盾构能够适应该工区的强风化斜长片麻岩地层以及复合地层;2)19英寸(48.26 cm)滚刀在该工区的微风化斜长片麻岩地层有较强的适应性,刮刀与18英寸(45.72 cm)滚刀在该工区的强风化斜长片麻岩地层和复合地层有较强的适应性。该分析可以为青岛等地区复杂地质条件下的盾构/TBM选型和施工提供参考和借鉴。

徐州轨道交通L1盾构选型的风险分析及配置建议

在城市轨道交通建设过程中,盾构机选型的成功与否往往会成为施工成败的决定性因素。针对徐州轨道交通L1的特殊复杂工程条件,分析盾构选型面临的风险并提出适用于徐州地层的盾构选型方案及相关配置建议。着重介绍盾构机选型的基本原则,除了根据盾构隧道设计情况确定盾构直径、管片拼装方式等基本参数外,工程地质条件和水文条件也是盾构机类型选择和性能设计应考虑的主要因素。这可为类似工程条件下盾构机选型提供参考。

上海地铁M8线盾构选型风险分析

以上海地铁M8线管道密集的浅覆土河床底层条件下的盾构选型为例,从盾构刀盘刀具对地层的适应性、盾构掘进模式及其工作参数选择出发,分析复合地层条件下采用盾构法施工时,盾构机选型的风险。结果表明,盾构机选型是复杂地层条件下地铁隧道施工的一项重要风险因素,并给出盾构在复合地层中掘进时的选型建议,可为类似工程条件下盾构机选型提供参考。

北京高水压卵石地层泥水盾构适应性分析

合理的盾构选型是保证盾构安全顺利施工的基础。本文以北京地铁8号线三期王府井站~前门站区间为工程背景,针对北京地区少有的深埋、高水压、富水卵石地层,通过对比邻近已有工程的施工情况,确定了盾构类型及刀具布置,对盾构推力、刀盘扭矩、开挖舱泥水压力进行了计算,并与盾构实际施工参数进行对比,结果表明,泥水平衡盾构在北京地区的深埋富水地层具有一定适用性,撕裂刀与切刀的组合布置有效适用于该地层;实际施工参数与理论或经验计算结果较为吻合,同时均保持在盾构机的额定配置范围以内。为类似深埋地层的盾构选型提供一定的借鉴和指导作用。

南昌地铁3号线上软下硬地层盾构机选型

随着我国隧道建设的不断推进,盾构法越来越多地应用于隧道施工,而盾构选型合适与否则是盾构施工成败的关键因素之一。针对南昌市轨道交通3号线工程土建施工07合同段国威路站~青山湖西站盾构区间的盾构隧道参数和工程水文地质条件,结合工程重难点对盾构机的设计要求,分析了盾构机刀盘、刀具对上软下硬地层的适应性,并对盾构机渣土改良系统、同步注浆系统和螺旋输送机提出了优化建议和意见,总结了上软下硬地层的盾构机选型方案,对今后遇到同类工程盾构施工具有借鉴和指导作用。