有“腿”更任性 Menzi Muck M系列步履式挖掘机

有人喜欢履带式挖掘机,因为它稳定;也有人喜欢轮式挖掘机,因为它灵活。当一台步履式挖掘机出现在自己面前时,所有人都不淡定了。步履式挖掘机如今对国内工程机械用户来说已不算什么新鲜事物,国内也有企业推出过步履式挖掘机产品,如徐工在bauma China 2010上就推出了ET110型步履式挖掘机。尽管如此,Menzi Muck旗下的M系列步履式挖掘机在bauma China 2014上还是吸引了很多人的关注。兼得鱼和熊掌步履式挖掘机工作形式与传统履带式挖掘机和轮式挖掘机大致相同。

富水砂层地铁盾构隧道渣土混合改良的流塑性与渗透性

[目的]盾构在富水砂层中掘进时,易产生刀盘扭矩过高、磨损严重以及螺旋运输机喷涌等问题。为了保证施工的安全性,需对渣土进行改良。[方法]以西安地铁16号线某盾构区间工程为依托,根据砂土地层自稳性差、摩擦性高、渗透率高的特点选取渣土改良剂。通过渣土坍落度试验、渗透试验、现场试验相结合的方式,采用泡沫单独改良、泡沫及膨润土泥浆混合改良两种方案开展富水砂层渣土改良试验研究。[结果及结论]实际盾构掘进施工中,在考虑安全、高效、经济的前提下,结合室内试验所得数据,确定采用膨润土泥浆、泡沫混合改良的方案。当膨润土与水质量比为1/8,发泡液质量分数为3%时,改良剂性能满足施工要求;泡沫单独改良渣土受含水率影响大,含水率越高,泡沫最佳注入率越小。中砂的最佳改良方案是BIR(膨润土泥浆注入比)为10%,FIR(泡沫注入率)为20%~25%;砾砂的最佳改良方案是BIR为10%,FIR为35%~40%。工程实践表明,渣土混合改良效果良好,盾构掘进参数平稳。

多固废协同制备再生可控性低强度材料及其性能研究

可控性低强度材料(CLSM)是一种替代传统级配砂石回填的新型回填材料,具有良好的工作性和力学性能。为了提高CLSM中固废利用率,减少水泥用量,降低工程成本和施工难度,利用再生微粉、矿渣粉等固废材料配合盾构渣土制备CLSM,并通过SEM分析不同配比CLSM水化产物的微观形貌。结果显示,多固废协同制备的CLSM流动度可控制在135~215 mm,抗压强度可控制在3.40~5.93 MPa。再生微粉最佳掺量为20%,矿渣粉最佳掺量为30%,抗压强度最高可达5.93 MPa。再生微粉与矿渣粉复掺可以相互促进,将更多的水泥产物CH转化为C-S-H凝胶物质填补孔隙结构,提高材料结构强度。

OPC-MCA固化剂对盾构废泥的固化性能及其微观作用机制研究

通过添加高炉矿渣(GGBS)、脱硫石膏(FGDG)、铝酸钙粉、生石灰和明矾到普通硅酸盐水泥P.O42.5(OPC)中,制备一种新型盾构废泥改良材料OPC-MCA。首先,通过正交测试法确定OPC-MCA中各原料的最优配比。然后,使用该材料和OPC在10%~40%的掺量下处理芜湖市城南过江隧道工程产生的盾构废泥,并检测不同固化时间(3、7、28 d)下的抗压强度。最后,采用扫描电镜(SEM)、工业CT系统和X射线衍射(XRD)观察和分析固化后废泥试样的微观形貌、孔隙和裂纹特征以及矿物成分变化。研究结果表明:OPCMCA的最优材料配比为51%OPC、32%GGBS、8%FGDG、5%铝酸钙粉、3%生石灰、1%明矾;OPCMCA对芜湖盾构废泥的固化能力比OPC的强,在低掺量情况下更是如此;固化剂掺量和固化时间的增加会导致试样强度增加、脆性增强,并使部分试样转变为拉伸破坏;在OPC-MCA固化的试样中检测到了OPC固化试样中未检测到的水化硅铝酸钙(C-A-S-H)和单硫型硫铝酸盐(AFm),并且钙矾石(AFt)含量也更高;在同等掺量下,OPC-MCA固化试样中大尺寸孔隙的比例以及孔隙的总体积均比OPC固化试样的小。

水泥基复合材料固化铬污染盾构渣土性能及其机理研究

为了实现铬污染盾构渣土的资源化利用,解决单一水泥固化材料用量大、排放量高以及固化效果不理想等问题,研制水泥基有机-无机复合固化剂固化铬污染盾构渣土。以14 d养护龄期固化土无侧限抗压强度和浸出毒性为评判指标,通过设计“五因素四水平”正交试验确定复合固化剂最佳配比;采用极差分析法对各影响因素进行主效应分析,并结合XRD和SEM试验探究复合有机-无机固化剂的作用机理。研究结果表明:无侧限抗压强度和浸出毒性评判指标的最优解均为11%(质量分数,下同)水泥、5.50%生石灰、0.25%聚丙烯酰胺、1.10%硅酸钠和0.05%海藻酸钠;14 d养护龄期的试验13(A4B1C4D4E1)固化土无侧限抗压强度达1217.58 kPa,重金属铬浸出质量浓度为2.4 mg/L,满足相关规范要求;水泥、海藻酸钠和硅酸钠为固化土无侧限抗压强度评判指标的主要影响因素,水泥、海藻酸钠和生石灰为浸出毒性评判指标的主要影响因素;固化土无侧限抗压强度与重金属铬浸出质量浓度密切相关,具体表现为固化土无侧限抗压强度越大,重金属铬的稳定化效果越明显;大量的自由水被消耗、pH升高、新矿物的生成、土体微观结构改变及土颗粒间胶结作用增强是盾构渣土性能提高的主要原因;当固化土强度增大时,重金属铬的物理封闭作用增强;此外,发生水化反应形成的较高pH也促进三价铬生成难溶于水的氢氧化物沉淀,从而降低固化土重金属铬浸出毒性。

中国盾构隧道工程关键技术的新进展综述

从研究背景与思路、机制/原理、材料/装备、技术论证、试验研究、工程应用等方面介绍中国大直径盾构掘进主轴承事故分析及国产主轴承的自主研发、盾构隧道工程安全高效掘进渣土适配性改良技术及配套材料、盾尾安全保障核心材料研发、盾构隧道新型管片连接技术、城市隧道三模掘进机关键技术等5个方面关键技术的最新进展情况。认为:1)自主研制的超大型盾构机用直径8.01 m主轴承大型套圈纯净度、大型滚子纯净度、大型套圈疲劳性能、大型滚子硬度均匀性、套圈材料淬透性和淬硬层深度、保持架焊缝疲劳寿命和拉断力均优于进口水平;构建了真实对数曲线大型滚子设计方法,突破了高精度大型滚子加工技术,处于国际先进水平,高精度加工和装配保证了零件尺寸精度及形位公差均满足设计要求;通过产品验收、装机应用论证和工程应用,表明应用该大直径主轴承不会产生接触疲劳强度不足和微动引起的疲劳磨损,可用于超大直径盾构隧道工程建设。2)针对黏性、富水砂性和硬岩等复杂地层,以改善岩土环境为核心,研发出了高配向密度的聚合型泡沫剂、高分子抗黏剂、喷涌防止剂和耐磨抑尘剂等环保型系列渣土改良剂,形成了盾构泥饼、喷涌和磨损原位改良主动防控技术,建立了通用地层适配性盾构渣土动态改良技术体系,保障了盾构安全高效掘进。3)针对盾构掘进过程中的盾尾密封失效难题,研发了“黏-稠-流”有机统一的新型盾尾密封油脂,温度敏感性低(黏温系数0.4)、抗水压能力强(最高抗水压3.5 MPa),整体性能提高1.3倍,为盾尾安全提供了有力保障;针对盾构同步注浆浆液泌水、离析和地层沉降难题,研发出了同步注浆充填剂,优化了惰性充填浆液配比,30 min零泌水,实现了壁后惰性充填,保障了管片壁后注浆质量和地层沉降精细化控制。4)新型管片连接技术采用环缝插入+纵缝滑入的连接形式,可以高标准地控制隧道接缝张开量和错台量,管片制作及拼装精度高,可降低接缝防水难度,提升成型隧道的质量,无需设置手孔,无需人工紧固作业,自动化程度高,施工效率高,可节约施工成本及改善洞内拼装作业环境。5)研制出的土压+泥水+TBM三模掘进机能够满足复杂多变、软硬不均复合地层等几乎所有地层的掘进施工,且可在不停机、不拆装设备的前提下实现掘进模式的快速转换,在TBM掘进模式下螺旋输送机+泥浆管道可协同排渣,解决了富水硬岩地层掘进排渣难的问题,机械化和智能化程度高,安全可靠,施工效率高,可改善工人作业环境,节省工期和成本。中国盾构隧道建设取得的巨大成就,推动了中国乃至世界盾构隧道技术的发展和进步,但仍时有安全事故发生,需从装备、材料、技术、管理等方面进一步研究和突破。在今后较长的时间内,中国盾构隧道(尤其是大直径盾构隧道)仍将处于高速建设发展期,面临的建设条件将越来越复杂,技术难度和挑战也将越来越大。要实现盾构隧道建设的快速、安全、健康,需处理好盾构隧道技术领域的关键问题,实现盾构隧道关键核心技术的突破。上述关键技术仍需不断完善并加强推广和应用,以促进中国盾构隧道建设向高适应性、高智能、高可靠性、高效益、高质量、高安全性和低能耗方向发展,形成适合于中国“土壤”的盾构隧道新技术。

金矿矿渣遗存点土壤重金属污染评价和来源解析

以海南某金矿矿渣清理后的14件表层土壤为研究对象,分析测定Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd、As、Hg等8种重金属元素含量;采用单因子和内梅罗综合指数法、地累积指数法、潜在生态风险指数法,评价矿渣对土壤的污染程度。Spearman分析表明,Cr、Ni、Cu、Pb、Zn、Cd、As等7种重金属具有较强的相关性,来源于矿石;Hg为外源性的重金属。14个点位内梅罗指数均值均达到中重度污染水平,主要贡献因子为Hg、As、Pb、Cd等;地累积结果显示所有点位重金属地质累积指数的均值为3.2,均大于0,表明区域土壤存在重金属累积现象;8种重金属单项地积累指数均值大小顺序为As>Hg>Pb>Cd>Zn>Cr>Cu>Ni;Hg、As、Cd、Pb四元素明显高于其他元素,处于极强危害水平级别。潜在生态结果显示,整体处于极强危害水平,主要贡献因子为Hg、As等。

基于sEMG的渣土车驾驶员肌肉疲劳与恢复研究

目的 为了解渣土车驾驶员肌肉疲劳发展与疲劳恢复特征,避免疲劳累积,降低肌肉骨骼损伤风险.方法 设计并组织渣土车模拟驾驶实验.招募8 名被试参与实验,测量驾驶过程和恢复阶段驾驶员主观疲劳评分数据与颈部左右斜方肌、腰部左右竖脊肌、左右多裂肌共6 个肌群的肌肉活动信息,运用统计学分析方法分析肌肉疲劳随驾驶时间和恢复时间而变化的特征.结果 经过180 min模拟渣土车驾驶任务后,驾驶员达到非常疲劳状态,所测量6 个肌群肌肉疲劳,腰部CR-10 评分高于颈部;经过5 min静坐和30 min静坐且听音乐休息后,驾驶员恢复至较清醒状态,所测6 个肌群中,身体左侧相关肌群逐渐恢复,身体右侧相关肌群仍然处于疲劳状态.结论 渣土车驾驶过程肌肉疲劳明显,静坐恢复方式有利于疲劳恢复,但是身体右侧斜方肌、竖脊肌和多裂肌仍处于疲劳状态.

山地城市盾构连续皮带机力学分析及应用

针对山地城市轨道交通大纵坡渣土运输速度慢和易出现有轨运输溜车的难题,笔者采用有限元软件对隧道渣土连续皮带机进行了静力学分析,研究其应力、应变和位移分布规律,并对连续皮带机的现场应用效果进行总结。结果表明:输送带两端和中部位置处的应力、应变和位移较大,支架与托辊连接处易出现应力集中现象;支架可以有效为输送带提供支撑,减小输送带自身应力,限制输送带位移;采用连续皮带机出渣方式时的日平均进尺和日最高进尺相比渣土车出渣方式均有较大提高,盾构掘进效率得到明显提示。

固化盾构渣土耐久性试验研究及寿命预测

为了研究岩溶地区固化盾构渣土(SSM)耐久性能及寿命预测,以盾构渣土为主要原材料,利用水泥、粉煤灰、矿粉等胶凝材料进行固化处理,开展了20组完全浸泡正交试验并进行无侧限抗压强度试验及微观试验。结果表明:SSM无侧限抗压强度的变化特性主要与浸泡龄期有关,主要变化特征是前期强度缓慢增加,后期下降较快;SSM的耐久性能受配合比的影响,当水泥、粉煤灰及矿粉的掺量分别为0.357、0.071、0.021 kg时,SSM表现出来的耐久性能最好;C-S-H凝胶和C-A-S-H凝胶改善了盾构渣土的内部结构,是SSM体系抵抗侵蚀作用的耐久性强度来源;由寿命预测可知:水胶比为0.29、0.31、0.25的固化盾构渣土试件浸泡90 d后的最小寿命预测值分别是6.69、6.79、6.27 a,浸泡360 d后的最大预测值分别是48.5、54.38、50.34 a。

湖山露天铀矿多排孔大区块压渣爆破效果评价

为改善湖山铀矿爆破位移大、矿岩大块率高和前部铲装效率低等问题,湖山铀矿设计并开展了5个大区块压渣爆破试验,每个区块量为36~53万t,炮孔排数15~21排,自由面预留5~40 m宽的渣体,测定和统计了试验区块爆堆形态、装载效率、爆破块度以及底板标高偏差等指标,并与同期清渣爆破区块进行对比分析。结果表明:在爆炸冲击作用下,爆堆存在前扑及隆起现象,爆堆表面呈高低不等连续分布状态,爆堆不同部位最大增高变化范围为4.06~5.85 m;铲装效率方面,液压铲在压渣爆破区块的平均装载效率为2722 t/h,比同期清渣爆破区块平均值高4.69%;爆破块度方面,压渣爆破区块爆后块度分布优于清渣爆破区块,在控制大块率方面更有优势。此外,压渣爆破在底板标高控制方面有一定优势。该研究首次将压渣爆破技术推广至多排孔大区块(15~21排)爆破中,这既符合大型露天矿山生产的客观需求,也是设备大型化后的必然趋势。可以使得湖山铀矿爆破更为精细化的同时,也可以为国内外类似的矿山爆破提供重要的现场数据。

盾构余泥用作3种绿化植物种植基质的改良处理及可行性评价

[目的]研究城市固体废弃物盾构余泥的资源化处理方式,为盾构余泥的资源最大化利用和多元化利用提供参考。[方法]将盾构余泥和园林废弃物按不同比例配制成复合基质,通过盆栽试验研究不同基质的pH、容重、孔隙度、阳离子交换量、有效氮、有效磷、速效钾含量等基本理化性质,及各处理的发芽情况,分析不同基质对种子萌发的影响,探究适合用于绿化种植的基质配比。[结果]各改良基质处理下3种植物的综合评价指数不尽相同。熵权TOPSIS集成评价法分析结果显示,T40-5对盐肤木和草决明的综合评价指数最高,T50-3对刺槐的综合评价指数最高。[结论]盐肤木和草决明的最佳基质配方为:40%盾构余泥+40%园林废弃物+8%生物炭+10%膨润土+2%缓释颗粒肥;刺槐的最佳基质配方为:50%盾构余泥+30%园林废弃物+10%生物炭+8%膨润土+2%缓释颗粒肥。

泥岩地层盾构渣土改良技术研究

依托成都轨道交通资阳线盾构工程穿越泥岩地层进行盾构防泥饼渣土改良方案研究和大量实践,分析了泥饼的形成过程和影响因素,并结合泥岩地层特性,提出了合理的渣土改良方案,包括用取改良材料、开展渣土改良试验、确定改良参数的范围,并根据现场实际情况进行修正,指出实施安全质量控制要点和掘进控制措施,可以有效预防盾构泥饼对掘进施工产生的负面影响。

复合地层盾构刀盘结泥饼的三种过程及防治措施

通过对复合地层盾构掘进过程中出现的结泥饼现象的深入分析,研究其形成的内外因素,推导出三种情况的结泥饼的过程和原因,通过对结泥饼成因的研究提出了盾构机渣土改良系统的微改造方案,形成了一套适应复合地层盾构掘进的渣土改良参数,从设备微改造、掘进工艺控制、添加剂使用等措施方面完善了复合地层盾构掘进的关键控制技术,以期对于类似工程有一定的借鉴意义。

盾构渣土的绿色处理及路基填料性能研究

随着我国地铁建设,产生了巨大量的盾构渣土。目前国内多采用消纳弃置,这种处理方式会造成土地资源浪费和环境污染。研制一种专业处理盾构渣土的复合固化剂,降低含水率,改良固化土颗粒组成,降低有机物含量,提高强度及稳定性。通过系列试验,对绿色处理后的盾构渣土的无侧限抗压强度、抗剪强度、加州承载比等力学性能指标进行分析,试验证明,绿色处理后的盾构渣土具有较高的强度和较好的工程特性,可用作道路路基填料。为盾构渣土的工程再利用提供了有益的参考。

大粒径富水卵石、漂石土地层大直径土压盾构掘进关键技术

为解决大直径土压盾构在大粒径富水卵石、漂石土地层条件下刀盘刀具磨损严重、刀盘被卡、地表塌陷、渣土喷涌等工程难题,结合都四山地轨道交通项目DSZQ-1标永丰站—蒲阳站区间盾构隧道工程的施工情况,从盾构选型设计、超前地质预警处理、掘进参数选择、渣土改良、螺机防喷涌等方面进行研究,总结出都江堰地区大粒径富水卵石、漂石土地层大直径土压盾构掘进关键技术,为后续工程在此类地层施工提供了借鉴依据。

地铁盾构区间端头加固TRD工法施工碴土置换率研究

临江富水粉细砂地层大直径盾构始发和接收井端头加固对加固效果有极高的要求,TRD渠式切割水泥土工法作为一种地层加固措施,有较好的加固效果,通过对TRD渠式切割水泥土加固工法的阐述,结合地铁大直径盾构区间端头加固工程实例,介绍TRD渠式切割水泥土墙的施工工艺及参数控制,对影响置换土的置换率主要因素进行分析,并通过理论公式计算得到理论置换率。与实际现场置换土方量对比,得出对TRD工法施工中有指导意义的理论结果,为后续工程施工组织提供借鉴经验。

基于深度卷积自编码网络的渣土车厢点云数据自校正方法

为解决智能化盾构施工中,施工隧道内所采集的渣土车原始点云数据存在畸变,从而影响渣土体积测量准确性的问题,基于点云数据处理与深度学习的方法,建立基于深度卷积自编码网络的渣土车厢自适应去畸变模型。首先,采用包围盒滤波和反距离加权插值对渣土车厢点云数据进行滤波与补全操作,接着使用真实渣土车厢尺寸构建网络的理想输出,并通过灰度化将点云数据转换为伪特征图,构建网络的数据集;然后,以传统卷积自编码网络为基础构建渣土车厢自校正网络,网络设计融合堆叠式卷积层和栈式自编码的处理方法,增加网络层数以获得更优的特征表达;最后,使用盾构掘进现场数据进行试验。结果表明:本文提出的渣土车厢点云数据自校正方法在保证时间效率的前提下,渣土车厢数据的峰值信噪比(PSNR)达到29.73,结构相似性(SSIM)达到0.86,均优于传统自编码网络与几何约束矫正的方法。证明了本文方法的正确性与有效性,能够提高隧道内所获取渣土车厢点云数据的可用性,同时为点云数据去畸变技术在三维重构和工程领域的应用提供了理论依据。

连续性多螺旋型隧道施工开挖石渣竖井溜渣抄道运送方法

螺旋型隧道是解决山区大高差地形交通的较好方案,可不损伤地表岩体与植被,具有保护生态环境的明显优势。针对连续性多螺旋型隧道施工中隧道开挖洞渣运距长的难题,提出了一种通过在螺旋型隧道环形展线水平投影交叉点布置竖井,通过竖井溜渣,实现抄近道运送石渣的方法,省去了隧道闭合环线部分的运距,大幅缩短施工出渣的总运距。分析了溜渣竖井施工与连续性多螺旋隧道施工的动态工序关系,根据工序特点,阐述了施工成本的分析方法。

刃型参数对滚刀破岩影响的线性切割试验

采用北京工业大学自主研制的机械破岩试验平台,分别应用V刃、平刃和圆刃滚刀对重庆青砂岩进行线性切割破岩试验。基于破岩现象和试验数据,从滚刀力、刀刃应力、比能和岩渣等方面研究刃型参数对滚刀破岩机理和效率的影响,并讨论不同刃型滚刀的适用性。研究结果表明:刃型参数会影响岩石内部裂纹扩展模式,改变滚刀破岩机理。圆刃滚刀的破岩曲线呈线性增长趋势,刀尖接触应力较高,滚刀力较小,刀刃下方径向裂纹扩展充分,岩片多为“两侧薄、中间厚”,滚刀更容易侵入岩石,但滚刀的受力状态不好;平刃滚刀的破岩曲线呈幂函数增长趋势,刀尖接触应力小,岩石损失范围更小,破岩裂纹平直扩展并产生扁平状岩片,破岩相对较难,但刀具受力状态较好;V刃滚刀破岩性能介于圆刃与平刃滚刀之间。无论何种刃型的滚刀,随着贯入度增加,岩石内部裂纹扩展范围加大,刀刃接触应力呈降低趋势。对于重庆青砂岩而言,圆刃滚刀比能最低,破岩效率最优。