大粒径卵漂石地层盾构破岩机理及工程应用

盾构法在地下工程中应用广泛,但其技术系统具有极强的地层适应性差异,需要针对特殊地层进行专门设计。大粒径卵漂石地层是盾构法的世界禁区,迄今为止,国内外适用该种地层的技术系统和成功的工程案例较少。根据大粒径卵漂石地层的力学特征及空间分布规律,采用理论分析与现场验证相结合的手段与方法,系统研究重型刀具与大粒径卵漂石的相互作用机理及盾构开挖过程中刀具与地层的能量传递原理,基于能量原理提出重型刀具的劈裂破岩机理。基于应力波传播理论及黎金格新表面理论,提出盾构在富含超大粒径卵漂石地层中的破岩机理——阻尼环境下重型刀具锤击劈裂破岩;相应推导破岩所需的最小扭矩,为盾构机刀盘装备扭矩选取提供依据;在北京地铁九号线06标"军事博物馆站—东钓鱼台站"盾构区间工程中得到验证,并获得成功应用。研究结果对指导盾构选型、盾构隧道施工及反馈设计具有重要理论与实际意义。

无水大粒径卵砾漂石地层盾构选型研究

文章依托北京地铁9号线工程实例,针对北京典型无水大粒径卵砾漂石地层盾构施工所面临的问题,提出了"以疏为主、以隔为辅"的盾构设备选型理念,开展了盾构机刀盘、刀具、加泥及泡沫系统、螺旋输送系统、同步注浆系统、刀盘驱动系统等关键设备的适应性研究和改造升级。实践证明,改造升级后的盾构设备适用于北京典型无水大粒径漂卵砾石地层,极大地提高了掘进速度,降低了建设成本。

漂卵砾石地层定向控制帷幕灌浆技术研究

漂卵砾石地层具有沿河流下游方向渗透性更强的特点,在垂直河流方向的防渗帷幕难以形成。为解决这一问题,对基于预埋花管技术的灌浆管进行定向机械改造,利用脉冲灌浆的有限能量,使浆液沿垂直方向渗流,做到方向可控;并对灌浆材料及工艺流程进行了优化,以一定压力和单段吸浆量2个指标作为灌浆结束标准,有效解决了漂卵砾石等大粒径地层传统灌浆方法难以起压、水泥耗费量大、浆液渗透路径通常向河流下游延伸等问题。灌浆试验表明,定向帷幕灌浆技术对大粒径占比多的漂卵砾石地层具有较好的适用性,经灌浆处理后透水性大幅降低,满足中低坝地基防渗要求,对类似工程具有参考意义。

不同岩层倾向与台阶坡面位置关系下的爆破效果

在露天土石方爆破作业中,爆破效果的好坏直接影响工程的工期、经济效益和其他工序的进行,而岩体的结构面、层理、临空面、孔网参数等多种因素制约着爆破效果。通过对某个平场工程爆破岩层倾向与台阶坡面不同空间位置关系所产生的不同爆破效果进行试验与对比,得出对层状岩体进行平场施工时岩层倾向与台阶坡面的最佳位置关系以及各个位置关系的孔网参数设计和施工作业要点。

软硬不均复杂地层的盾构施工技术研究

本文结合依托工程的孤石和软硬不均等地质特点,对包括盾构机选型和刀具配置等盾构机主要技术参数进行较深入的探讨。同时,对掘进模式的优选、掘进参数、盾构机姿态的控制等方面的技术措施进行了研究,对盾构施工过程中存在的问题进行了分析,并提出了相应的对策,形成了一套较为成熟的施工技术方法。

孤石与基岩爆破处理对泥水盾构掘进参数的影响分析

为有效降低海底复杂地层中盾构开挖范围内遇到的孤石或基岩突起对盾构刀具的损坏程度,降低施工风险和提高施工效率,以台山核电站1~#、2~#海底取水隧洞工程为依托,采用钻探和物探的方法确定孤石和基岩的分布规律,并制定陆地和海面钻孔爆破处理方案。通过对孤石群和基岩段爆破前后盾构掘进过程中的掘进速度、每环掘进时间、掘进推力等掘进参数进行对比分析可知:1)爆破后基岩段盾构掘进速度提高了约68. 2%,平均每环掘进时间节省了约45. 1%,平均掘进推力降低了约11. 5%; 2)孤石群爆破段与正常掘进段盾构参数基本一致; 3)孤石群和基岩爆破达到了预期效果,消除了基岩突起和孤石群对盾构掘进的威胁,保证了盾构掘进的顺利施工。

城市复杂环境下孤石发育地层盾构机脱困技术研究

在广州地区典型复合地层的盾构施工中,工程地质复杂多变,局部孤石或孤石群发育,盾构机遇孤石停机受困风险高,脱困难度大。论文依托某盾构法隧道工程,针对城市复杂环境下孤石发育地层盾构施工遇到的多次停机问题,研究提出了不同情况下盾构脱困和孤石处理技术手段,成功克服了孤石发育地层盾构机遇孤石停机脱困难题,效果显著。

海域围堰上软下硬地层中地下连续墙施工技术研究与实践

汕头市苏埃通道南岸明挖隧道位于海域围堰内,围堰内上软下硬的特殊地层给地下连续墙施工过程中的泥浆护壁、成槽造成极大的困扰。地下连续墙成槽施工前期主要采用"抓—冲结合"成槽工艺;在淤泥层、砂层、全风化岩层采用液压抓斗成槽机直接成槽;在强风化、中风化、微风化岩层采用冲击钻机冲孔、修槽成孔工艺。单元槽段成槽时一般完成1个槽段需要20 d以上,最长1个槽段达40 d,严重影响工期进度。为了改变地下连续墙施工状况,结合类似工程实践经验,在旋挖钻的基础上进行改造,将钻头设计为牙轮钻钻头,对强、中风化岩层钻孔取芯,通过组合使用"成槽机+冲击锤+旋挖钻(牙轮钻)"后,实现了地下连续墙施工效率的极大提升。经过成槽施工方案比选、入岩墙深设计优化、孤石破碎和基岩处理工艺探讨,顺利完成了该基坑工程,积累了在该类上部淤泥下部基岩地层中地下连续墙施工的经验。

卵漂石地层中大口径水井施工方法

本文介绍在卵漂石地层中施工大口径水井时，由于条件所限，在不适宜使用冲击钻机施工的情况下，采用反循环钻进与冲抓钻进相结合的方法，施工大口径水井是可行的。

盾构掘进中富含超大粒径漂石地层土体改良技术研究

对于盾构工法而言,富含超大粒径漂石地层是一种施工控制难度极大的地层,盾构在该地层中掘进时,由于土体塑流性差,土体在土舱内无法及时排出,时常出现盾构推力、刀盘扭矩异常增大,推进速度极其缓慢等现象。同时,由于土舱土体颗粒之间为点对点传力,支护压力不能有效地施加到开挖面,极易出现地表沉降超限、塌方等事故。通过土体改良改善土舱内土体的性状和流塑性,是提高盾构掘进效率和控制开挖面稳定性的重要措施。以北京地铁9号线06标"军事博物馆站—东钓鱼台站"区间盾构工程为背景,开展盾构掘进过程土体改良试验,找出适用于不同类型富含超大粒径漂石地层的盾构土体改良剂。

基于线性回归的大漂石地层盾构掘进参数研究

大漂石地层具有离散性、强透水性、易扰动坍塌、抗压强度高等特点,导致施工的复杂性和不确定性较高,为探究该地层掘进参数的相关性,通过线性回归分析对大漂石地层的盾构掘进参数进行了系统的线性模拟与区间预测。结果表明:(1)对于大漂石地层,刀盘扭矩与土舱土压(左上)、推进油缸总推力、推进平均速度的相关性以及土舱土压与推进平均速度的相关性较好,大致呈线性变化,且回归效果显著,具有较好的实用价值;(2)线性回归分析的区间预测结果准确度较高,但可能在遭遇大漂石、刀具磨损以及地质变化等情况下出现离群点。

微型钢管注浆桩在狭窄空间漂石地层中的应用

随着城市建设的发展,土地利用率在不断的提高,施工单位面临在狭窄的场地内进行基坑开挖和支护的问题越来越多。对于场地狭窄、地质及周边环境复杂的基坑支护工程,采用传统的支护方式往往难以实施或难以达到预期的安全效果和经济效益。本文结合北京市S1线车辆段车场线密集高架桥梁周边综合管沟基坑支护工程,介绍了微型钢管注浆桩基坑支护体系在狭窄空间漂石地层的应用,本基坑支护体系具有适用性强、承载力高、施工快捷、经济效益明显等显著优点,具有广阔的经济技术前景。