地铁工程建设中的土压/TBM双模式盾构洞内转换刀盘技术

以广州地铁工程为依托,阐述多模式盾构的概念,并重点围绕TBM模式转换为土压平衡模式的技术要点展开探讨,涉及转换过程中3个阶段的关键技术,结合软硬交叠地层的特殊性,探索土压平衡/TBM双模式盾构在该地质条件下的模式转换策略,以保证施工顺利进行。

复杂地层土压平衡-TBM双模式盾构机模式转换施工技术

随着城市轨道交通工程的迅猛发展,较为理想的地下空间地层已基本在先期的工程开发中优选结束。随之而来的是对更加复杂地层的开发,由此提出了对地层适用性更强的双模式盾构技术的新课题。本文结合工程实例,阐述6.47m土压平衡-TBM双模式盾构在城市轨道交通区间工程模式转换关键技术的实施情况,可为同类工程提供借鉴。

并联式泥水/土压双模式盾构施工技术与冷冻刀盘开舱技术的创新与实践

针对盾构施工过程中经常遇到的2大问题:1)盾构在复杂地层中掘进遇到的盾构选型难问题,如盾构区间一段适合土压盾构掘进,另一段适合泥水盾构掘进,而采用单一掘进模式的盾构都无法应对较大的地层变化;2)盾构在复杂地层、长距离掘进施工时,开舱检查并更换刀具不可避免,盾构在上软下硬/软弱地层/含水砂性地层开舱存在极大的工程安全风险。在原有盾构的基础上,通过采取改造盾构内部结构、搭载冷冻设备、改进设备系统等手段,研制出并联式双模式盾构及搭载冷冻刀盘式盾构。通过广州地铁9号线、广州地铁21号线、220 kV石井-环西电力隧道(西湾路-石沙路段)工程案例,总结出双模式盾构施工技术与冷冻刀盘技术。并联式泥水/土压双模式盾构兼具土压平衡盾构和泥水平衡盾构的功能及施工优势,可根据隧道沿线地表环境条件和隧道穿越地层条件,合理划分采用泥水或土压模式施工的地段,且盾构施工环境适应性强,可在不拆装任何部件的情况下安全、快速地实现掘进模式的切换。将冷冻法与盾构刀盘结合在一起,使盾构刀盘具备冻结地层的功能,通过冷冻刀盘在隧道内对土舱外土层冻结加固,使其达到常压开舱的要求,与双模式盾构相结合,兼容性好,不存在功能上的冲突。

南宁地铁5号线“泥水+土压”双模式盾构掘进模式快速转换关键技术

以南宁地铁5号线五新区间为工程背景,对并联式双模盾构掘进模式快速转换技术进行介绍。并联式双模盾构"土压+泥水"平衡掘进模式均可以独立运行。掘进过程中采用双模式盾构2套出渣系统相配合的方式改变舱内渣土性状,以满足螺旋输送机和泥浆管道出渣要求,进而启动相应模式下渣土改良方式完成掘进模式转换。通过以上措施双模式盾构完成计划内模式转换2次、试验性掘进模式转换12次,共计14次,未出现明显螺旋输送机喷涌或泥浆管道堵塞的情况,地表沉降控制良好。

土压/泥水平衡双模式盾构适应性设计

为解决复杂地质及周边环境盾构设备选型难题,结合多模式盾构的发展与研究现状,对多模式盾构进行了定义与分类,主要分为土压/泥水双模式盾构、土压/TBM双模式盾构、泥水/TBM双模式盾构等几大类型。并结合南宁市轨道交通5号线一期工程,对土压/泥水平衡双模式盾构的主要工作原理、特点、适用范围及适应性设计等方面进行了分析,结果表明:土压/泥水平衡模式盾构地质适应性广、设备利用率高、施工成本低,解决了同一区间不同地质环境条件下盾构设备选型的问题,在一定程度上为地质复杂、工程敏感地带提供了一套可靠解决方案。

“泥水+土压”双模式盾构应用于广州地铁9号线

日前，国内首台直径6．26m“泥水＋土压”双模式盾构在广州地铁9号线（花都汽车城-广州北站）区间始发，该盾构实现了多项重大技术创新，填补了国内双模式盾构的空白。截至2014年4月，9号线全线土建工程累计完成48％，全线力争2016年开通。

敞开式-土压式双模式TBM模式转换分析

敞开式-土压式双模式TBM拥有敞开和土压两种掘进模式,具有较强的地质适应性,既能在硬岩地质下高速掘进,又能适应软岩地层保压掘进,而复合式TBM模式转换技术是双模式TBM能否实现其双模功能的关键,在遇到地质条件变化时通过对掘进模式的转换,改变掘进模式以保证施工安全、提高施工效率。该文以重庆轨道交通环线使用的双模式TBM为例,简要阐述了双模式TBM从敞开模式转换为土压模式的施工步骤,为双模式TBM模式转换提出有益建议。

敞开及闭胸土压平衡双模式单护盾TBM技术应用研究

新型双模式单护盾TBM (隧道掘进机)技术,适用于全断面硬岩以及兼具富水断裂带的复杂地质条件。这种新型的模式转换技术,采用可伸缩式集土环技术,不仅兼具硬岩敞开模式和闭胸土压平衡模式,而且实现了双模式之间的快速切换。双模式单护盾TBM的总体集成、可伸缩式集土环、带压换仓等关键技术解决了硬岩敞开和土压平衡双模式的快速切换、土舱紧急密封、双模式带压换刀等技术难题,保证了双模式单护盾TBM在复杂地层中进行长距离掘进的可靠性和稳定性。这些研究成果可以对提高国产TBM的竞争力起到一定作用。

浅析“土压+泥水”双模式盾构机原理及应用

从盾构机原理及应用的角度出发,研究“土压+泥水”双模式盾构机。根据地质变化和施工需要,无须拆装任何零部件就能达到两种不同模式之间快速转换的目的,从而能够更好地保证施工安全和质量。双模式盾构机与单一模式的盾构机相比,同时具备了土压盾构机和泥水盾构机两种功能,能较好地适应不同的地层条件,具有较高的经济效益和社会效益。

国内首台泥水掘进、土压掘进双模式盾构机

1月11日,观察者网从中铁工程装备集团获悉,10日,由中铁工程装备集团、南宁轨道交通集团、南宁广发重工集团联合研制的国内首台气垫式直排泥水-土压双模盾构机,在南宁中铁广发轨道装备有限公司(以下简称中广轨道)车间顺利下线,标志着“南宁造”盾构机全面迈向高端化时代。此次下线的“中铁685号”气垫式直排泥水-土压双模盾构机,采用复合式刀盘,开挖直径6.3米,整机总长约107米,总重量约600吨。

土压平衡与TBM双模式盾构施工技术

结合福州地铁轨道交通4号线林-城区间地质隧道特点,针对应用在该区间的土压平衡与TBM双模式盾构的结构及技术特点进行分析,通过对中心螺机出渣的土压平衡与TBM双模式盾构的掘进效率分析与工程预测,为双模盾构在福建沿海地区的推广应用提供了参考。

浅谈地铁盾构掘进施工参数

我国城市发展不断提高和经济的增长,城市的交通拥堵堵已成常态。因此地面立体交通开通逐渐成为缓解交通压力的有效措施。地下隧道交通作为立体交通的重要组成部分,越来越多的城市开始大力发展地下交通。在地下交通的建设过程中,盾构机作为地下施工中主要掘进设备,因此对盾构施工过程中的掘进速度及其盾构自身减少损耗即尤为重要。本文以深圳地铁轨道交通12号线怀福TBM/土压平衡双模盾构区间穿越上软下硬、全断面微风化等地层为例对掘进施工参数掌控举例分析。

单护盾-土压平衡双模式TBM设计及模式转换分析

结合重庆城市地下地质条件,对设计应用于该地质条件下隧道工程的单护盾-土压平衡双模式TBM技术特点进行了阐述,并对适用于不同地质条件的两种模式转换过程进行了说明,为双模TBM设计及施工提供有益参考。

中国盾构和掘进机隧道技术现状、存在的问题及发展思路

简要分析我国盾构、掘进机隧道修建技术的现状,包括水下盾构隧道、地铁盾构、TBM隧道和山岭TBM隧道的技术现状。通过列举典型工程案例,分析总结我国盾构、掘进机隧道技术存在的问题:1)水底公路隧道盾构直径过大,2)单层管片衬砌的耐久性不足,3)护盾式TBM有很多局限性,4)土压平衡盾构不是万能的,5)隧道线路标高选择不合理,6)工程建设中存在4大不合理。针对这些问题提出解决建议:1)一般情况下,水底公路隧道盾构直径不宜超过12 m;2)增设二次模筑混凝土衬砌,形成复合衬砌结构;3)取消护盾式TBM,提倡采用开敞式TBM;4)盾构选型时,应同时考虑比选泥水盾构、土压盾构和开敞式无刀盘盾构;5)避开在岩层交界面上选线;6)工程建设一定要坚持科学发展观。为盾构、掘进机隧道的设计和施工提出新思路,包括:1)无刀盘的开敞式网格盾构,2)压缩混凝土衬砌,3)TBM导洞超前再钻爆法扩挖,4)风井始发盾构。最后,指出大直径盾构不是发展方向,长距离掘进(>2 km)时,深埋盾构施工才是发展方向;并提出琼州海峡隧道采用盾构法施工(深埋优于浅埋),渤海湾海峡海底隧道采用直径为10 m的TBM+钻爆法施工,台湾海峡隧道采用深埋方案开敞式TBM+钻爆法施工的想法。

全断面硬岩盾构掘进参数与刀具磨损规律分析

通过对PN 9.13m TBM/土压双模式盾构在全断面硬岩中掘进参数与刀具磨损规律的分析,分别讨论了在全断面硬岩中掘进参数的变化规律、盾构掘进出渣情况以及刀具的磨损原因,提出了依据掘进参数和掘进出碴情况来判定土压平衡模式中刀具的磨损状况的方法、并验证了其可行性。研究结果表明:掘进参数在盾构掘进过程中可较准确反映刀具磨损情况,并通过掘进中出渣、掘进速度稳定性等的现象反馈进一步判断掘进参数与刀具的磨损状态。该研究结果可在盾构施工中对刀具进行有效保护,减少换刀频率、降低工程成本、减少停机时间、提高掘进效率,对指导相应施工具有一定的工程意义。

深埋、复杂地质条件大直径隧道TBM的设计进展与创新

要提高在深埋、复杂条件下大直径隧道TBM(隧道掘进机)的应用效率,必须正确选择TBM的类型。为了给复杂条件下TBM的选型提供借鉴和指导,总结现有的各类型TBM的特点,分析其在混合地质条件下开挖大直径、长距离隧道的局限性,提出不同地质条件下大直径隧道TBM选型指南,介绍意大利SELI公司开发的3种新型TBM,即紧凑型双护盾通用TBM(DSU Compact TBM)、土压平衡双护盾通用TBM(DSU EPB TBM)和土压平衡单护盾通用TBM(SSU EPB TBM)及其运行特点和适用范围。得出结论:传统TBM没有专门针对复杂地质条件下的大直径隧道的研究与设计;为满足市场需求,必须开发新型TBM;意大利SELI公司开发的3种新型TBM,每种专门针对特定的地质条件,这些新型的TBM能够应对复杂的地质条件,并能克服在不同覆盖层下开挖长隧道时的最常见危险。

土压/TBM双模盾构栽头纠偏方案探讨

通过对土压/TBM双模盾构在福州地铁4号线某区间掘进过程中遇地层突变出现盾构主机向下偏离设计轴线的现象(通俗叫法为"盾构栽头")进行分析及采取的纠偏方案进行探讨,为即将应用于广州、深圳等国内其他地区的土压/TBM双模盾构在姿态控制方面提供参考。

新街煤矿斜井隧道双模式盾构选型分析

新街煤矿斜井隧道长6314 m,最大埋深660 m,隧道6°下坡,盾构穿越的地层复杂多变,单一模式的盾构无法满足需求,为解决盾构快速、安全、高效掘进问题,需要对盾构选型进行研究。通过对比分析不同类型盾构的地层适应性,结合长距离、大埋深、大坡度及高水压的工程特点,最终选择同时具备单护盾TBM模式与土压平衡模式的双模式复合盾构作为施工机械,并给出了盾构关键部件的选型要求。

浅谈双模式盾构施工模式的选取

1前言盾构法施工技术已成为隧道建设的重要技术之一。一般来说盾构设备的选用种类与地质条件是相对应的,目前采用的基本都是单模式盾构。传统单一模式的盾构是通过选型比选、适应性评估,选定土压平衡式盾构或泥水平衡式盾构中的一种,或同时选用两种应用到同一个工程项目。

复杂施工环境下地铁隧道机械法施工的工筹技术方案

地铁隧道施工环境复杂,工程制约因素多,采用机械法施工时,经常面临机械掘进连续性差、矿山法车站与机械法区间施工相互干涉,以及机械始发、过站、接收、平移、吊出等技术难题。以青岛地铁6号线土建03标工程为依托,综合考虑沿线地表环境及地质条件,结合各站施工工法、工序组织及线路整体工筹,通过对初拟工筹技术方案细化、比选、优化、调整,形成适用于复杂施工环境的成套机械法施工地铁工程筹划技术方案。