盾尾刷-油脂腔密封系统油脂逃逸规律研究

油脂逃逸导致油脂腔内压力降低,由此诱发的盾尾密封系统漏水、漏浆等安全责任事故屡屡发生。研制盾尾刷密封系统油脂逃逸的单元体试验装置,采用逐级加压将油脂注入盾尾密封系统油脂腔内,每级压力持续420 s,记录不同盾尾间隙及不同油脂锥入度工况下腔内的密封油脂开始逃逸时的油脂注入压力值、以及逃逸后储油装置中密封油脂的稳定损耗速率,最终获得了盾尾密封系统的油脂逃逸规律,并总结了盾尾油脂的逃逸模式。研究结果表明:1)油脂逃逸速率主要受油脂锥入度和油脂压力的影响,根据油脂逃逸规律变化曲线,油脂逃逸速率可以分为不逃逸、低速逃逸、快速逃逸3个阶段。油脂不逃逸至低速逃逸的油脂压力称为油脂逃逸压力,油脂低速逃逸与快速逃逸之间的油脂压力值为油脂腔内外压差控制值;2)建立了油脂逃逸速率和工程中油脂消耗量的对应关系,结合工程中每环盾尾油脂允许消耗量可实时判断盾尾刷密封性能;3)当油脂锥入度小于286.4(1/10 mm),盾构姿态与管片姿态控制良好时(盾尾平均间隙为75 mm),在水土压力及同步注浆压力基础上最大可增加0.3 MPa的油脂压力,提出的油脂腔内外压差控制值可指导实际工程盾尾油脂压力设定最大值;4)油脂逃逸模式可划分为无逃逸、非均匀逃逸和均匀逃逸3种模式并得出其发生条件。该研究对于指导盾尾密封性的设计及施工有着基础性的意义。

浅谈盾构机洞内更换盾尾刷技术

盾构开挖过程中盾尾刷容易造成损坏。以苏州轨道交通市域一号线工程为例,对复杂地层的洞内更换盾尾刷技术进行了研究,详细介绍了盾尾封堵、安装拼接机工装、盾尾刷更换、油脂补充技术。提出了盾尾刷的更换顺序,并分析和示意了盾尾刷损坏的因素,可为类似情况下的洞内盾尾刷更换提供经验与参考。

盾尾刷更换时液氮冻结温度场及冻结参数影响的数值模拟分析

为合理确定高水压下液氮冻结止水更换盾尾刷的冻结设计参数及掌握温度场变化规律,结合某过江通道长距离盾构掘进过程中盾尾刷更换时的液氮冻结止水工程,利用ADINA大型有限元分析软件建立液氮冻结止水及盾尾刷更换数值模型,模拟温度-时间变化曲线与现场实测数据对比,验证模型的合理性,并对土层、去路液氮温度、冻结管长度、冻结管间距、冻结方式进行敏感性因素分析。结果表明:1)冻结效果随土层的不同而发生改变,在卵石层、砾砂层、粉细砂层3种土层中,粉细砂层的冻结效果最差,卵石层最好;2)在有限的冻结时间内,去路液氮温度的不同,只影响土体从开始冻结至越过0℃完成相变这期间的降温速度,不影响完成冻结以后的土体降温速率;3)冻结管长度对土层冻结的影响较小,可以采用较短的冻结管,以降低施工成本和液氮消耗量,但不能过短,应保证其纵向有足够的支撑范围,经计算分析,当冻结管长度为1.52 m时,能在轴面处满足2.0 m的冻结壁厚度要求;4)冻结管间距对冻结效果影响大,冻结管越密,冻结速度越快,效果越好;5)在相同条件下,双环预埋冻结管液氮冻结效果优于管片上直接打孔液氮冻结。

盾尾刷更换时不同冻结加固方案温度场数值对比分析

更换盾尾刷时,防治盾尾渗漏是盾构隧道施工过程重难点.针对管片上放射性直接打孔一圈(方案1)、盾尾冻结管+预埋冻结管管片(方案2)和设置2根环形冻结管(方案3)更换盾尾刷时三种不同的冻结加固方案,分别建立数值模型对比分析各方案形成的冻土幕温度场的发展规律.结果表明:三种方案最终形成的冻土幕可有效防治盾尾渗漏,所形成的冻土帷幕体积方案3>方案2>方案1;盾尾间隙交圈密封时间分别为17天、2天和5天,该处冻结效果方案2>方案3>方案1;方案1改进措施为一圈放射状冻结管尽量靠近盾尾间隙布设,方案2和3在实际工程中均可采用;在盾尾刷更换时冻结加固方案建议采用方案3.

富水砂层中注浆法盾尾刷更换技术

为了提高富水砂层中注浆法盾尾刷更换质量,结合工程实例,对盾尾刷损坏的原因进行了分析,主要有盾尾油脂注入点位设计缺陷、盾尾刷与盾尾油脂质量差、施工过程控制不当导致盾尾刷损坏等,并针对出现的盾尾刷损坏,提出了更换技术。实践结果表明:此更换技术有效确保了项目的顺利实施,更换速度快,取得了较好的经济效益和社会效益,为类似工程提供了借鉴。

聚氨酯含量对盾尾密封油脂性能的影响

采用市售单组分聚氨酯(SPU),制备了不同SPU含量的盾尾密封油脂,研究了SPU含量对盾尾密封油脂锥入度、泵送性、抗水密封性及粘附性的影响。结果表明:随着SPU含量的增加,盾尾密封油脂锥入度、泵送性减小,抗水密封性和粘附性增强。当SPU含量由0%增至12%时,盾尾密封油脂锥入度由201.33降至141.40;当SPU含量≥6%时,粘附性测试时钢板在10min内的下移距离为零,盾尾密封油脂可以抵抗3.5MPa水压;泵送性受温度影响随SPU含量的增加逐渐减小,当SPU含量为0~12%时,盾尾密封油脂在-5~50℃范围内的泵送性增大幅度为39.31%~12.16%。

软弱局部透水地层注浆止水盾尾刷更换技术

在城市轨道交通建设中,由于长距离、小半径盾构掘进情况越来越多,导致盾尾刷因长时间受力或受力不均而磨损,降低或失去密封性,需对其及时进行更换。本研究以苏州轨道交通8号线虎殿路站—虎丘湿地公园站出入场线区间更换盾尾刷为背景,基于盾尾刷更换各种止水方式比选分析,结合该工程位于软弱局部透水地层特点,提出并实施了一种多方式注浆止水的盾尾刷更换方法。即在软弱局部透水地层中,通过在盾尾注入聚氨酯、惰性浆液、双浆液,以及通过盾体径向注入惰性浆液,对盾尾前后地下水进行有效封堵,再通过拆卸一环管片进行第一道盾尾刷的拆卸与更换,更换期间实测表明地表累积沉降与日沉降均满足控制要求,注浆加固后打开观测孔止水效果良好,仅耗时14 d便恢复掘进。本研究提出的软弱局部透水地层注浆止水的盾尾刷更换成套工艺与方法取得很好的实施效果,可为今后类似工程提供参考。

土压平衡盾构机洞内更换盾尾刷技术

针对城铁花桥站—光夏路站盾构工程中出现的漏浆漏沙现象,对洞内更换盾尾刷技术进行具体的阐述,详细介绍了盾尾封堵、拼装机工装安装、盾尾刷更换等流程中的技术要点,对盾尾刷损坏的原因与防护措施进行分析和总结。

地铁盾构洞内盾尾刷更换技术研究

土压平衡盾构穿越承压水、透水地层时,盾尾刷会出现严重磨损,止水效果变差,对盾构隧道的掘进质量、安全等造成严重影响。因此,盾尾刷的快速更换对施工安全和工程质量至关重要。徐州地铁6号线一期工程市紫区间右线掘进过程中,通过洞内更换盾尾刷技术进行研究,提出土压平衡盾构机掘进期间进行安全、高效的洞内盾尾刷更换技术措施。结果表明,洞内快速更换盾尾刷安全快速可行。

基于角度传感器的机械式盾尾间隙测量装置的研制与应用

[目的]针对在盾构或隧道掘进机掘进过程中,盾尾间隙时刻处于变化之中,为保证施工安全,必须对盾尾间隙进行实时测量。针对非接触式盾尾间隙测量装置环境适应性差、精度低、造价高等不足,开展了接触式即机械式盾尾间隙测量装置的研制与开发。[方法]采用磁敏角度传感器进行角度测量,再经数学计算将角度值转换成距离值,得到对应的盾尾间隙值,实现了盾尾间隙实时测量。[结果及结论]该装置在工程现场进行了试验与应用,达到了较好的应用效果:机械式盾尾间隙测量装置可实现对盾尾间隙的连续实时测量,测量数据可以本地存储和远程读取,故测量效率高;机械式测量不需要经过复杂的数据处理,测量精度相对较高,可以控制在1 mm以内;机械式盾尾间隙测量装置成本低,约为非接触式测量装置造价的1/5,有利于成本控制。

盾尾密封油脂防水密封性能评价指标的相关性分析

[目的]盾尾油脂的性能对盾尾防水密封效果有显著的影响。盾尾油脂的性能检测指标较多,但这些指标与盾尾防水性能的关系尚未阐明,需对油脂各检测指标与防水性能之间的关系展开研究。[方法]选取了4种典型的盾尾油脂材料,分别进行了泵送性试验、稠度试验及耐水压密封性试验,获取了4种油脂的泵送量、锥入深度、保压时间及防水失效压力等4个性能指标的测试数据。基于自主设计的盾尾防水性能试验装置,开展了盾尾油脂的防水性能试验。采用皮尔逊相关系数法,分析了这4个性能指标与防水性能的相关性。[结果及结论]具有长纤维的油脂可以抵抗一定的应力,且较好的保压性能。不同盾尾油脂的防水失效压力有较大差异,其防水失效压力在0.41~0.70 MPa之间,并不是所有盾尾油脂都能满足0.60 MPa的设计防水压力,在油脂选型时应对油脂的性能进行检测。锥入深度与耐水压密封性、锥入深度与防水失效压力之间均呈高度负相关。

临海富水砂层盾尾刷更换聚氨酯环试验研究

在盾构施工中,注浆法更换盾尾刷需要形成封闭且稳定的止水环,包括聚氨酯环和浆液环。本文结合临海富水砂层盾构施工实例,采集原位地下水对聚氨酯初凝时间、发泡倍率、固体强度等进行室内试验,结果表明:亲水型聚氨酯与地下水反应迅速,形成的固结体密实均匀,发泡率不高,且强度较低,疏水型聚氨酯呈相反状态;现场实际注入可考虑二者同时使用,先注入亲水型聚氨酯,后注入疏水型聚氨酯,并按照5∶1的用量进行控制。现场应用证明,形成的包裹体稳定且质量较佳。

地铁隧道近距离下穿河渠的盾尾渗漏风险防控

长春某地铁隧道近距离下穿河渠,衬砌拱顶距河渠底部不足5m。河渠是民生工程,要在保证河渠正常使用的情况下,地铁隧道施工能够安全下穿河渠。河渠的存在不利于对地层进行加固,而且注浆压力控制不好,就会击穿破坏渠底结构,以致盾尾发生渗漏。分析认为,盾尾渗漏的风险源来自于不合理的盾构掘进速度、不恰当的盾尾油脂注入量、过大的盾构偏移、河渠的不利影响等因素,须采取风险防控措施,包括设置合理的掘进参数、精确拼装管片、加强监测、选择适当的盾尾密封装置等。实践证明,这些措施确保了地铁隧道安全下穿河渠。

浅谈超深埋泥水气平衡式盾构机盾尾设计

本文主要介绍上海轨道交通市域线机场联络线(西段)3标φ14.05m泥水气平衡盾构盾尾的设计,其中重点介绍盾尾结构设计要点以及有限元分析计算校核。

高水压大直径过江隧道盾尾渗漏防治研究

在长距离过江隧道掘进中,盾构机的尾部可能由于盾尾刷磨损等原因失去密封能力导致涌砂冒水事故,若不能及时抽排水或泥浆并恢复盾尾密封,将导致盾构机被淹没,造成经济损失,延误工期。因此,高水压富含水地层盾尾的渗漏防治和盾尾刷更换前的盾尾止水成为亟待解决的关键问题。以南京地铁某过江隧道工程为依托,从盾尾密封脂选取、涂抹及注入,同步注浆浆液选择与注入,管片的预制和安装,盾构机体密封及盾构掘进施工等方面研究了盾尾渗漏原因及预防渗漏的技术与措施,并根据已有施工经验,针对该过江隧道的工程地质条件对各施工参数进行了量化,给出了该工程盾尾渗漏防治的具体技术工艺与参数。比选研究了以往工程盾尾发生渗漏,更换盾尾刷前对盾尾进行密封止水的方法,包括化学注浆止水、盐水冻结止水及液氮冻结止水,提出液氮冻结止水方法最适合过江隧道。对比研究了不同液氮输送方式及冻结管布置方式的特点,提出如需更换盾尾刷,在管片上直接打孔并使用液氮罐供冷冻结最适合该过江隧道工程。该过江隧道工程已安全竣工多年,盾构机采用了防渗技术工艺与参数,掘进过程中未发生盾尾渗漏,无须更换盾尾刷,因此各施工参数与工艺具有参考价值。

盾构机盾尾注浆施工中存在的问题及其对策分析

对目前国内盾构施工中采用的盾尾注浆技术进行了总结。结合上海、广州和南京等地铁盾构隧道施工中盾尾注浆的工程经验,对盾尾注浆工艺和施工中常见问题进行了分析,提出了施工控制措施,可供类似施工参考。

盾构冻结接收洞门渗漏分析及盾尾留置工艺

随着城市轨道交通的快速发展,盾构法隧道施工越来越普及,施工环境也越来越复杂,盾构在不良工况下接收施工具有极大的安全风险,特别是接收中发生洞门渗漏水等险情极易造成很大的社会影响。本文以杭州4号线某区间隧道盾构接收洞门渗漏水处理为例,该盾构接收环境复杂,地下含水量丰富,周边管线较多,盾构在接收过程中发生洞门渗漏水,在紧急情况下采取了相关应急措施,并在后续接收施工中使用了盾尾留置的工艺,顺利完成接收施工。避免了风险的进一步扩大,保证盾构接收安全,希望能为类似工程提供借鉴。

盾尾油脂机械手装置应用研究

在地下工程领域,地铁隧道施工采用盾构法越来越广泛。目前盾构施工中,手涂型盾尾油脂涂抹到盾尾钢丝刷的过程基本靠人工来完成,施工人员使用双手将半固体状的盾尾油脂塞入盾尾钢丝刷中,为解决目前手涂盾尾油脂弊端问题,本文设计一套经济、实用、有效盾尾密封油脂的涂抹装置,解决盾构施工中人工手涂盾尾油脂的涂抹方式,改善了施工作业人员的操作环境,提高涂抹盾尾油脂的施工效率,保证盾尾刷腔油脂填充密实度。

盾尾密封油脂性能评价方法研究

针对盾构施工的日益普及,盾尾密封油脂在盾构隧道建设中需求不断增大的背景,分析了盾尾油脂密封原理,概括了施工中所用盾尾油脂类型及其性能要求,研究了盾尾油脂的耐水压密封性、挥发性和泵送性测试方法,为进一步规范盾尾油脂性能评价标准提供了参考。

富水软弱地层盾尾刷更换技术研究

盾尾刷是防止水、泥砂等涌入盾构内部的关键设施,在长距离掘进过程中,盾尾刷会逐渐磨耗,一旦失效,会诱发盾尾漏浆、地面沉降开裂等风险,甚至造成盾构机被淹,隧道损毁等工程事故。文章通过某区间盾尾刷更换案例,从工程概况、地质水文、风险预控、加固止水、安拆实施、盾构复推等角度,详细介绍盾构掘进过程中盾尾刷更换施工的全过程,验证文章所采用工序及措施的合理性、可靠性,为未来苏州轨道交通第四轮线网隧道施工盾尾刷更换作业提供借鉴。