复合常压刀盘掘进措施应用研究

文章结合广州海珠湾隧道工程超大直径泥水平衡盾构机掘进实例,分析了复合常压刀盘在复杂红层地质的工程难点及应对措施,重点分析了刀盘结泥饼、滞排、排浆泵及采石箱堵塞,以及刀具磨损严重等问题产生的原因,对出现的问题提出相应解决措施并讨论了其应用效果,为后续在类似典型地层中的盾构施工提供参考和借鉴。

泥饼工况下盾构刀盘热-力耦合分析

由于在渣粘土质中盾构刀盘中心泥饼的形成造成刀盘出现热损伤等失效,研究了在泥饼作用下刀盘在盾构掘进过程中的热-应力耦合问题,得出刀盘在泥饼作用下的温度场和热-应力耦合场分布规律。利用Solidworks和ANSYS软件建立了盾构刀盘三维有限元模型,结果表明:泥饼形成时,温度在短时间内急剧升高,导致热应力在同一时间内急剧增大到168.2MPa,最大热变形达到3.1mm,并且刀盘中心出现了翘曲现象。

泥水盾构刀盘结泥饼形成原因及防治技术

泥水盾构在粘土层、粉质粘土层及泥质粉砂岩等地层掘进过程中,极易在盾构刀盘面板形成板结的泥饼。泥饼的存在,不仅会增大盾构刀盘扭矩,降低施工效率,还会堵塞排浆管的吸浆口,严重影响施工进度和施工安全。本文以北京铁路地下直线泥水盾构施工为例,从盾构穿越的地质情况、盾构设备选型、泥浆指标、盾构施工过程控制等方面对刀盘结泥饼的形成机理进行了深入的分析,根据实际情况采取了一系列防治刀盘结泥饼的施工措施,为类似工程总结出了预防和清除刀盘结泥饼实用的方法和措施。

硬质膨胀性黏土地质泥水盾构掘进施工技术

依托扬州瘦西湖隧道盾构段工程,通过施工过程和试验结论,列举了盾构机在下穿全断面硬质膨胀性黏土地层时所碰到的一系列施工难题,解析了出现这些施工难题的原因;再结合施工过程中的一些实际做法,来重点说明是如何应对盾构机结泥饼、气压仓大块黏土堆积以及泥水环流系统堵塞等问题;最后提出在硬质黏土地质,盾构机选型时要注意的问题。

大直径盾构掘进风险分析及对特大直径盾构挑战的思考

目前,基于建设规模和设计功能的需求,特大直径盾构已多次应用于铁路、公路、城市轨道交通、地下管廊等领域隧道工程建设。初步统计了国内外15.5 m以上的特大直径盾构隧道工程,总结了大直径盾构在掘进过程中的主要风险及常见问题,包括主轴承损坏失效、盾构管片拼装脱出盾尾后上浮、刀具磨损随盾构直径增大而加剧、刀盘前泥饼粘结、渣土滞排、刀盘升温等,并结合案例分析其原因。针对特大直径盾构带来的事故风险,从土压盾构与泥水盾构主轴承密封问题、管片盾尾脱出后上浮风险、常压刀盘与常规刀盘的选择、泥饼粘结和渣土滞排难题、预探前方复杂地质、海中基岩爆破及注浆固结辅助处理等方面提出思考和建议。

穿黄隧洞地质条件及其对盾构掘进的影响

为了保证盾构机安全施工的效率和工期要求,穿黄隧洞采用盾构法施工,要克服不利地质条件及其他障碍。有针对性地对盾构机刀具等机构进行了改进,并采取人工排险等特殊措施,不仅保证了盾构设备运行安全,提高了工效,而且保障了盾构施工的顺利掘进。通过对隧洞围土的可掘性分析,比较得出了不同岩层结构下掘进的效果。穿黄隧洞盾构施工中的排障处置措施及施工特性分析成果可供有关盾构工程施工参考。

土压平衡盾构刀盘泥饼堵塞改善研究

盾构刀盘泥饼堵塞会减慢施工速度,严重时还会导致塌方等工程事故。为了研究水化学-力学耦合作用下对盾构刀盘渣土流塑性以及强度的影响,使用0 mol·L^(-1)、0.5 mol·L^(-1)、1.0 mol·L^(-1) CaCl_(2)溶液对盾构刀盘渣土进行饱和,并对饱和后的土样进行界限含水量试验以及改良的直剪试验。试验结果表明,盐溶液的增加能够有效地降低土样的液塑限以及塑限指数;剪切强度有所增加,黏聚力降低,内摩擦角增大。主要是因为结合水膜在高浓度下变薄,土样持水能力变弱导致液塑限的降低;盐溶液浓度的增加抑制了土样双电层厚度,使得土颗粒团聚,颗粒之间的排斥力减弱,土颗粒的咬合力增强,于是黏聚力减弱、内摩擦角增大。在沿海地区以及盐渍土地区进行渣土改良时,应该避免盐分的加入,降低土中的盐分能够有效降低盾构刀盘渣土的强度,研究对盾构刀盘渣土改良有着一定的指导作用。