盾构机始发井深基坑力学和变形特性离心模型试验研究

为探究盾构机始发井深基坑开挖过程中周边土体的应力、变形和土压力分布规律,通过对工程原型进行概化,在典型土层条件下,采用停机-开挖-支护的模拟方式开展了方形基坑和圆形基坑两种方案共2组离心模型试验,从地连墙的弯矩和其后土体的水平位移、基坑外侧土压力分布以及地表沉降等角度,对比分析了两种盾构机始发井深基坑开挖过程的工程特性。结果表明:地面沉降随基坑开挖深度增大逐渐增加,形成沉降槽状;地连墙土压力变化呈非线性,随着基坑开挖不断深入的,离地表较近处的土压力逐渐变大,而深处的土压力则逐渐减小;在第5步开挖时2组模型地下连续墙水平位移均达到最大值,圆形基坑是方形基坑的1.4倍,同时地连墙的弯矩也达到最大值,圆形基坑比方形基坑小320 kN·m。研究成果可为深埋隧道深基坑的优化设计和开挖提供指导。

砂卵石地层泥水盾构排浆管路渣石起动特性模型试验与仿真分析

泥水盾构在砂卵石地层掘进的过程中,由于排浆管路中存在大量不规则卵石,排浆管路输送尤为复杂。设计了环流试验装置,并基于计算流体动力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合方法建立了三维瞬态数值模型,对不同形状、粒径、管路倾角、弯头及管径下的卵石起动特性进行了探究。在模型试验中,羧甲基纤维素钠(CMC)浆液被选为载液,透明亚克力管被选为载体;在CFD-DEM耦合模型中,分别通过流变测试和三维扫描技术考虑了浆液的流变性和不规则卵石的形状。结果表明:(1)当异形卵石粒径和管路倾角相同时,卵石的起动速度大小顺序呈现椭球状>扁平状>近球状;(2)当异形卵石形状和管路倾角时,卵石的起动速度随等容粒径的增大先增大后减小再增大;(3)对于球形卵石,在水平管路中,卵石的起动速度随粒径的增大先增大后减小再增大,在倾斜和竖直管路中,卵石的起动速度随粒径的增大而减小;(4)卵石的起动速度随管径的增大而增大;(5)卵石起动速度较大的位置主要出现在较大角度(如60°,90°)的弯头位置处,这是因为当管路倾角≥60°时,在弯头位置处将会出现漩涡区,漩涡区流速与主流区流速相反,阻碍卵石运动,因此在铺设管路时,应尽量减少倾斜角度较大(≥60°)管路的铺设,多采用水平管路或倾斜角度较小(≤45°)的管路。

极限空间下异形反力架设计与安装

反力架为盾构机始发提供反作用力,它是盾构机始发成功的关键要素,根据不同工况,其结构形式有所不同。结合实际工程案例,在极限空间环境下,基于常规的反力架结构特点对其进行优化改进,设计出异形反力架,分析各构件和各支撑焊接点的受力情况并验算其强度,有限元软件模拟证明整体结构受力安全可靠。同时,对反力架在有限空间条件下的安装工艺进行了详细的介绍。盾构机已顺利始发,性能良好,未出现变形、位移等现象。该案例的成功应用为在相似工况下的反力架选型与应用提供了借鉴经验。

盾构曲线始发施工技术

地铁施工多在人口及建筑密集的地方,施工条件受限,在地铁线路设计时经常会选择在曲线上始发和接收,容易造成盾构进洞和出洞结构超限、洞门涌水或垮塌。为了防止此类事件发生,保质保安全的完成曲线上始发和接收,该盾构曲线始发施工技术,在盾构施工中经常会应用到,深圳地铁7号线7306标的9台盾构机,有5台在曲线上始发,取得了良好的技术效果、经济效果,获得了良好社会信誉。

地铁盾构法施工中盾构机转接始发技术研究

在地铁施工过程中,盾构机的应用比较普遍,出于保证施工质量、安全性的目的,需要加强盾构机转接始发技术管控。以地铁盾构法施工中盾构机转接始发技术特点为切入点,分别就盾构机始发技术、转接技术进行分析,包括技术流程、主要技术方法及施工要点等,清晰呈现地铁盾构法施工中盾构机转接始发技术内容,为其规范运用提供少许参考。

泥水平衡盾构始发掘进常见问题与技术要点

盾构始发掘进作业,因其施工规模庞大且技术复杂性高,成为施工事故频发的关键风险环节。以珠江三角洲水资源配置工程中的某泥水平衡盾构始发专项施工为例,针对加固效果差、密封效果差、支撑系统失稳等常见问题,研究提出了一系列应对策略,包括优化端头加固布置设计、制定高效的密封方法以及构建可靠的支撑方式等。同时,总结了掘进准备、施工流程、施工监测等的技术要点,为类似工程提供技术参考。

基于多传感器融合的分体盾构机始发精度控制研究

分体式盾构机在始发阶段容易出现精度偏差,会影响隧道施工质量。为此,提出一种基于多传感器融合的分体盾构机始发精度控制方法。该方法通过在盾构机关键部位安装多种传感器,采用多层次数据融合框架实现高精度状态估计,并结合模型预测控制技术实现实时精度控制。实验结果表明,与传统激光测距法相比,该方法在轴线偏差和姿态控制等关键指标上均取得显著改善,为提高分体盾构机始发精度、保障隧道施工质量提供了新的技术途径。

盾构始发端头垂直冷冻加固技术

盾构始发和接收是地铁隧道建设的重要环节,复杂地质条件下盾构始发端加固能保障盾构顺利掘进。依托天津地铁8号线马场道站—人民公园站区间盾构始发端垂直冻结加固工程,基于弹性薄板理论求解冻结壁理论厚度。以此为基础,确定了冻结壁实际厚度,并通过有限元软件开展了强度验算。通过布置测温孔,分析了土体冻结过程中盐水温度和测温孔温度变化规律,并根据实测温度反算冻结壁厚度和冻结壁平均温度,进而评估本工程垂直冻结加固效果。研究表明:本工程所设计的3.0 m的冻结壁厚度和-10℃的冻土设计温度满足要求。采用垂直冻结加固方案效果良好,已达到破除洞门和盾构始发的指标要求。

双护盾TBM步进始发方法探讨

在采用双护盾硬岩掘进机(TBM)进行隧洞开挖施工时,TBM步进、始发是其中一个很重要的环节。由于受施工现场的空间条件、地形地质条件等多种不利因素的制约,以及TBM本身结构特点的限制,如何实现TBM的快速步进、始发是TBM施工的一个重要课题。笔者以菲律宾卡利瓦大坝项目为例,通过分析和探讨缩短TBM步进始发洞段的设计长度。通过采用TBM分体组装调试、夹轨器步进以及环形反力架始发的方法,仅用4 d就完成TBM步进始发,达到了TBM快速步进、始发的目的,为类似TBM项目的步进始发提供有价值的参考。

盾构机在小尺寸、大埋深工作井始发技术

盾构机自身长度一般大于盾构始发井尺寸,盾构机始发一般需要分体始发。盾构机分体始发需要安装较长转接管路,液体流经转接管路产生的压力损失过大,会影响盾构机正常顺利始发。以液压驱动的泥水平衡盾构机始发为例,分析盾构机在小尺寸、大埋深工作井始发技术,指出了盾构机长距离、大埋深工况转接,液压系统管路压力损失情况,介绍了盾构机在始发井较小的情况下,多次转接的始发技术措施。

盾构机始发姿态精准定位测量技术研究

为解决地铁区间盾构隧道掘进过程中盾构机自身姿态的精准定位需求,提出一种以盾构机机身永久固定姿态点位为核心的盾构机始发姿态精准定位测量新技术。在盾构机始发前中体后台拼接完成后对盾构机外壳接缝前进行定位测量拟合盾构机身圆心,在此基础上结合吊锤测量两侧预留姿态点复核定位水平位置和垂直位置精准度,以此确保盾构机始发姿态的准确性。实践表明,盾构机始发姿态精准定位测量技术能够规避传统盾构机下井后局部布设姿态存在较大误差的情况发生,不再单纯依赖厂商所提供的导向系统计算模型,满足了盾构始发姿态调试的要求,对后续盾构机掘进具有重大参考意义。

盾构空推过矿山法段隧道施工技术及质量控制

盾构法施工因为具有机械化程度高、对周边环境影响小、施工效率高的特点而被广泛应用到城镇地下隧道的建设中。然而,施工中往往会因始发井尺寸和不利地质条件影响导致盾构不能采用常规工艺进行始发。本文探讨了盾构空推分体始发技术在广州市轨道交通某盾构隧道区间中的应用,克服了现场始发工作井小、始发穿越硬岩地层的难题,显著提高了盾构始发的施工效率。现场采用中粗砂代替常规使用的豆砾石作为回填材料,通过精确计算施工阻力、优化掘进参数和注浆工艺等措施,有效减少了空推段隧道出现管片错台、渗漏、轴线偏差等质量问题。本工程成功应用了盾构空推分体始发技术,取得了良好的工程效果,可为类似工程提供参考。

盾构始发反力架及车站结构受力分析

盾构施工法在我国城市地铁建设中已得到广泛应用。盾构始发时需要在竖井内安装反力架用于抵抗始发时产生的盾构反推力。依托实际工程,利用有限元软件ANSYS对盾构始发时反力架及竖井内车站结构进行建模,分析了在盾构始发反推力作用下,反力架与车站结构的受力特点,旨在为实际施工时对其重点监测部位及项目提出相关建议,保障盾构安全始发。

盾构机始发与到达端头土体加固分析

研究目的:盾构法隧道施工中,端头土体加固是盾构机始发、到达技术的一个重要组成部分,也是盾构机始发、到达事故多发地带,即端头土体加固的成功与否直接关系到盾构机能否安全始发、到达。因此,合理选择端头加固施工工法和必要的加固监测,是保证盾构法隧道顺利施工的非常重要的环节。研究方法:作者依靠多年的工程实践,主要分析了端头土体加固的目的、加固范围和土体加固的施工方法及其适用性,最后对端头土体加固的质量影响因素和加固效果检测进行了分析总结。研究结果和结论:端头土体加固与一般地基加固的不同之处是不仅仅要有强度要求,还要有抗渗透性要求。在此基础上,还要考虑经济的要求,这主要由加固长度、宽度、加固方法的选择决定的,即加固方法是否存在风险性过大,或过于保守,加固范围过大等。目前大多数的承包商往往在端头加固的一项的报价较低,如何采取经济合理、安全可靠的加固方法,是我们共同面对的一个课题。

某土压平衡盾构始发地层的加固优化

地铁隧道盾构施工始发与到达段容易出现塌方、涌水(泥、砂)等工程事故,因此该区域地层的加固优化设计尤为关键.文中结合长株潭城际铁路树木岭盾构隧道始发段地层加固工程实际,首先采用弹性薄板理论计算不同安全系数下端头土体的纵向加固范围,并利用强度理论和滑移失稳理论对土体进行强度及稳定性验算;然后基于Terzaghi围岩压力理论确定浅埋盾构端头土体的横向加固范围,利用FLAC3D建模分析不同加固范围盾构施工对周边环境的影响,依据相关监测规程及设计文件要求,从经济性和稳定性角度确定优化后的端头土体加固范围,并应用到该工程中.优化后的数值模拟数据与实际监测结果吻合较好,说明优化后的设计方案是合理的.

不同预注浆加固范围时盾构机始发稳定分析

盾构始发作为盾构法施工的关键技术,其稳定性分析至今基本空白,没有相应的计算分析方法,设计主要依靠经验。以广州地铁六号线天平架盾构始发井的设计和施工为背景,采用有限差分软件FLAC3D进行三维有限元模拟的手段,对盾构始发稳定性进行了研究,着重分析了纵向与周围厚度不同加固范围组合时始发段的应力场、塑性区破坏场和位移场,探讨合理的加固厚度和强度。研究成果有望对盾构始发的设计和施工提供科学的理论依据和指导。

南水北调中线穿黄隧洞盾构始发技术

南水北调中线穿黄隧洞的盾构始发深度大、地质条件差、地下水位高、始发空间狭小,始发进洞时涌水涌砂的风险很大。施工中制定了严密合理的工序,重点对始发区进行高喷和冷冻加固,安全顺利地实现了盾构始发。

富水砂层盾构始发MJS工法桩的应用及分析

研究目的:富水砂层地区某地铁区间盾构始发时破洞门遭遇困难。为解决该部位的盾构井加固难题,通过有限元数值模拟研究后采用MJS工法桩加固,使盾构得以安全进行,且数值模拟的计算结果与现场实测数据对比相一致。研究结论:(1)采用适用的地内应力系数与水泥掺量比例,在深富水、厚砂砾层情况下,MJS工法桩成桩质量好、压力可稳定控制、对土体扰动小;(2)MJS工法桩扩孔造成的土体侧向位移与地表沉降随着侧压力增大而增大,随着水泥掺量的加大而减小;(3)对于苏北黄泛区富水砂层地区,在1.6倍地应力的压力控制下,水泥掺量为40%时,扩孔成桩对周围土体的扰动最小,成桩效果最好;(4)MJS桩在淮安地区运用效果很好,可为其他富水砂层地区的盾构施工提供参考。

红外焦平面探测器快速启动影响因素分析

采用红外焦平面探测器制导的近程导弹武器系统对响应时间有严格要求。本文从红外焦平面探测器的启动过程分析入手,对影响探测器启动时间的要素进行了分析。给定应用的情况下,合理的冷屏设计和快速制冷是解决红外探测器快速启动的关键。

武汉长江隧道盾构始发技术

武汉长江隧道工程采用气垫式泥水平衡盾构施工,盾构直径11.38m,已成功始发掘进。通过介绍盾构始发的各项关键技术,为类似工程提供参考。