盾构平衡压力理论计算与应用技术

为了确保盾构穿越附近地表及建(构)筑物的安全,无论是土压平衡盾构还是泥水平衡盾构开挖面平衡压力的准确选取十分重要。对现今常用的周边圆弧形刀盘开挖面进行分析,通过开挖面几何尺寸理论计算准确推导出圆弧形刀盘开挖面原状土体无变形的各个点平衡压力计算公式。依据平衡压力计算和穿越不同地层、不同危险源提出周边圆弧形刀盘盾构土舱压力选取原则:在软弱地层、穿越重大危险源地段要严格按照平衡压力保压掘进,盾构土舱压力选取介于盾构上覆水土自重应力与静止侧向水土压力之间;在地层有一定成拱效应并且无重大危险源地段,根据地表沉降监测情况可适当降低平衡压力,盾构土舱压力选取介于地层水土自重应力与最小极限平衡压力之间,让地层土拱效应起作用,降低刀盘、刀具等的磨损。对于前大后小盾体的盾构机提出盾构在穿越软弱地层或重大危险源地段在盾体周围以平衡压力注入一定量的粘土,可有效降低盾体上方地表的沉降。对土压平衡和泥水平衡盾构施工有一定的指导作用。

复合式土压平衡盾构机刀盘焊接工艺

刀盘作为盾构机的"引领部分",既能切削土体,又对切削面起到支撑作用,是盾构机的重要组成部分。大直径刀盘焊接件结构复杂,体积重量较大,焊接工艺繁琐,因此,在生产中对刀盘焊接件的焊接工艺及焊接质量具有较高的要求。以复合式土压平衡盾构机刀盘为例,通过理论与经验的结合,对刀盘焊接件的焊接工艺及注意事项做详细描述,包括焊接前准备工作、焊接参数的选择以及焊后处理工作,以期为同类盾构机刀盘焊接件的焊接工艺提供宝贵的实践经验。

圆弧刀盘土压平衡盾构施工沉降影响分析

在盾构隧道施工中,刀盘形式差异会对施工沉降造成一定影响。基于此,文章依据对圆弧和直角刀盘盾构施工前方原岩平衡土压力的受力特性分析,推导了圆弧边缘区域的平衡压力计算公式和圆弧刀盘土舱压力的选取方法,并给出了圆弧刀盘影响系数的定义。采用FLAC3D数值仿真软件,分析了圆弧刀盘、直角刀盘盾构施工的地层沉降差异性及土舱压力、土舱土体重度对地表沉降、掌子面位移的影响。结果表明,数值计算得到的圆弧刀盘与直角刀盘的施工沉降比与理论分析得到的圆弧刀盘影响系数基本一致,说明采用该系数评价直角刀盘与圆弧刀盘的施工沉降差异是可行的。