急停工况下的盾构机刀盘扭矩自适应滑模控制技术

在急停工况下,盾构机刀盘扭矩变化速率较快,各种力学参数复杂,控制不及时容易出现盾构机运行失灵等问题。为了保证盾构机刀盘扭矩在急停工况下的控制效果,提出一种自适应滑模控制方法。构建盾构机刀盘扭矩的数学模型;根据模型完成急停工况下刀盘扭矩的受力分析;通过模型设计控制器以实现盾构机刀盘扭矩的自适应滑模控制。仿真结果表明:盾构机在复杂地层中掘进时,刀盘转动切土时具有较大的扭矩。模拟实验结果表明:所提方法在急停工况下控制的盾构机刀盘力矩约为0.05 N·m,振动幅度小,工作效率为0.65,证明所提控制方法效果较好、效率较高,具有实际应用价值。

岩溶区大直径盾构隧道下穿机场飞行区不停航施工建设方案

[目的]为实现岩溶区下穿机场飞行区大直径盾构隧道不停航施工,需对不停航施工建设方案进行研究。[方法]基于广州白云国际机场三期扩建工程2号、3号下穿通道,分析机场飞行区不停航施工障碍物限制及道面区沉降控制要求,提出本工程道面区控制标准;结合岩溶区工程地质特点,提出浅埋大直径盾构隧道施工方案。建立三维精细化数值模型,分析盾构穿越施工对机场跑道影响,验证施工方案的可行性。[结果及结论]应尽量避免隧道底进入基岩,并满足隧道整体抗浮要求;应采取措施增大盾构隧道整体刚度,最大限度地减小对机场运营的影响。研究结果表明:由于穿越机场飞行区隧道设计主要考虑隧道施工期间道面区沉降对飞机安全运营的影响,故道面沉降控制标准按总沉降量不应大于30 mm且跑道差异沉降率不应大于1‰;根据数值分析结果,盾构穿越机场飞行区施工过程中,机场跑道沉降最大值为15.48 mm,最大差异沉降率为0.20‰,均满足机场跑道沉降限制值要求。

软土地区双线盾构下穿机场跑道沉降规律研究

研究目的:本文依托天津地铁Z2线下穿滨海机场工程,在考虑机场不停航的情况下,对软土地区双线盾构隧道下穿机场飞行区引起的跑道沉降进行分析,探究盾构埋深及深孔注浆圈厚度对跑道沉降的影响,以得到合适的盾构埋深及深孔注浆圈厚度,并深入分析其对跑道沉降影响的规律特性。研究结论:(1)增大盾构隧道覆土厚度和管片周围深孔注浆圈厚度能有效地减小跑道沉降及差异沉降率,但对沉降的减小效果并非随注浆圈厚度增加而愈加有效;(2)双线隧道开挖完成后,道面横向沉降曲线呈现“V”形沉降槽,由于前后线施工叠加效果,最大沉降位置偏向后施工隧道一侧;(3)同一埋深下,后线施工对跑道最大沉降的影响小于前线隧道对跑道沉降的影响,且随着注浆圈厚度的增加,后线施工对跑道沉降的影响越来越小;(4)随着双线隧道先后掘进,机场道面的差异沉降率呈现先增大、再减小的趋势,后趋于稳定;(5)本研究结论可为软土地区双线盾构下穿机场跑道类似工程中的盾构埋深及深孔注浆设计提供参考依据、施工指导。

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。

膨胀土地层泥水盾构停机时开挖面破坏原因及防治措施研究——以扬州瘦西湖隧道工程为例

为解决扬州瘦西湖隧道泥水盾构在膨胀性黏土地层停机时开挖面失稳和地面塌陷的问题,采用膨胀试验和崩解试验,研究下蜀黏土的膨胀特性和崩解特性。利用现场实测资料和数值模拟结果分析和论证膨胀性黏土地层停机时地表塌陷的原因:泥浆持续渗透引起开挖面前方土体膨胀、崩解和剥落是导致开挖面失稳的原因;开挖面的失稳过程可以分为4个阶段,分别是泥浆渗透阶段、开挖面前方土体膨胀崩解阶段和开挖面上方土体塌落阶段、塌落发展到地表形成地表塌陷阶段。提出控制盾构掘进参数、多次短停、适当提高泥水支护压力和适当增加泥浆密度、黏度等防止泥水盾构在膨胀性黏土地层停机时开挖面破坏的措施,并指导现场施工,取得较好的应用效果。

隧道接缝防水材料及技术探讨

依据对盾构法隧道渗漏质量通病的分析和工程施工实际情况,通过对当前国内常用的衬砌接缝防水设计及防水材料对比,在实际工程中采用了EPDM弹性止水条施工,较好地解决了管片衬砌接缝的防水。

超孔隙水压力影响的土压平衡盾构开挖面稳定特性

针对土压平衡盾构掘进过程中开挖面稳定控制对周边环境影响的问题,通过原位监测手段得到盾构开挖面上超孔隙水压力和土压力增量的发展和分布情况,在此基础上进行考虑流固耦合的数值分析,得到考虑超孔隙水压力影响情况下欠支护状态和超支护状态的开挖面稳定特性.利用数值模型进行参数分析,研究土体渗透系数以及盾构停推时间对于开挖面稳定的影响,为实际施工提供有益的参考.

从短波光学系统的初步设计看短波杜瓦的开发

通过 SWIR 光学系统的设计发现了目前短波杜瓦组件在设计中需改变的设计思路,即短波杜瓦内部可以不设计单独的冷屏,将孔径光阑放在光路中合适的位置即可。

富水圆砾地层土压平衡盾构停机地层变形特征实测分析

为分析盾构停机期间地层变形规律,依托某富水圆砾地层地铁区间盾构工程,对盾构停机前后地层沉降变形和掘进参数变化进行监测和研究,并计算单纯由盾体下卧层压缩引起的地层沉降。结果表明:盾构停机对盾体前方土体沉降变形影响更大,且沉降速率与停机时间密切相关;盾体后方土体沉降主要受盾构掘进地层损失影响,其沉降逐渐稳定,且土层深度越浅沉降越早稳定;对于近距离盾构下穿施工,下穿前停机造成的影响比下穿后停机造成的影响更大;盾构停机复推时由于总推力和上土舱压力大幅增大,地层沉降曲线出现先隆起再下沉的波动,深层沉降波动幅度显著大于地表沉降,表明富水圆砾地层盾构停机会放大对邻近深层土体的扰动影响,在盾构近距离下穿既有地下工程施工过程中应尽量避免停机。

应用于无线局域网的小型化带阻频率选择表面

为了实现对建筑物内无线局域网(WLAN)的电磁屏蔽作用,文中将传统的十字单元结构进行曲折线设计,通过复合技术得到一种应用于无线局域网的新型双阻带频率选择表面(FSS),该表面电尺寸较小,约为0.16λ_(0)×0.16λ_(0)。然后,利用有限元法并采用ANSYS⁃HFSS电磁场仿真软件对所设计结构的频率响应特性进行分析。结果表明:所设计的频率选择表面具有较强的极化稳定性和角度稳定性,可以同时在无线局域网2.4 GHz和5 GHz频段范围内产生2.19~2.67 GHz和5.27~5.85 GHz两个传输禁带;且该结构在阻带范围内可以对入射电磁波产生约-70 dB的屏蔽作用,阻带范围外其他波段信号全部通过,该频率选择表面在电磁屏蔽、天线隔离、雷达隐身等领域具有较为广阔的应用前景。

高水压大直径过江隧道盾尾渗漏防治研究

在长距离过江隧道掘进中,盾构机的尾部可能由于盾尾刷磨损等原因失去密封能力导致涌砂冒水事故,若不能及时抽排水或泥浆并恢复盾尾密封,将导致盾构机被淹没,造成经济损失,延误工期。因此,高水压富含水地层盾尾的渗漏防治和盾尾刷更换前的盾尾止水成为亟待解决的关键问题。以南京地铁某过江隧道工程为依托,从盾尾密封脂选取、涂抹及注入,同步注浆浆液选择与注入,管片的预制和安装,盾构机体密封及盾构掘进施工等方面研究了盾尾渗漏原因及预防渗漏的技术与措施,并根据已有施工经验,针对该过江隧道的工程地质条件对各施工参数进行了量化,给出了该工程盾尾渗漏防治的具体技术工艺与参数。比选研究了以往工程盾尾发生渗漏,更换盾尾刷前对盾尾进行密封止水的方法,包括化学注浆止水、盐水冻结止水及液氮冻结止水,提出液氮冻结止水方法最适合过江隧道。对比研究了不同液氮输送方式及冻结管布置方式的特点,提出如需更换盾尾刷,在管片上直接打孔并使用液氮罐供冷冻结最适合该过江隧道工程。该过江隧道工程已安全竣工多年,盾构机采用了防渗技术工艺与参数,掘进过程中未发生盾尾渗漏,无须更换盾尾刷,因此各施工参数与工艺具有参考价值。

两种盾构隧道用遇水膨胀止水带工程应用性能对比研究

通过试验对比了盾构隧道防水用聚氨酯弹性体和水膨胀橡胶的材料性能(包括硬度、膨胀率和质量变化率)和防水能力的差异,分析了其原因并对设计施工提出了建议。

湖相沉积软土中盾构端头关键控制措施研究

湖相沉积软土在昆明地区分布广泛,工程性质极其特殊,在该场地中盾构施工风险性极高,易引发端头失稳,涌水涌砂灾害,探究软土场地盾构端头施工关键控制措施成为亟待解决的问题。采用经验分析法并引入正交试验对端头加固工艺及加固范围进行分析,得出适用性最优工艺与最优加固范围计算模型,给出各工艺应用建议、端头稳定敏感性排序及加固范围理论解。针对现有洞门密封止水系统涌水涌砂风险较大的问题,提出了一种由三道密封构件与两道主动措施组成的新型永久密封止水系统。将所得结论与创新型止水系统应用于昆明轨道交通5号线会宝区间端头,采用MidasGts与对数螺旋滑动计算模型对端头土体进行数值模拟与稳定性计算,所得位移云图及安全系数与实际施工情况相吻合,由此实现端头加固范围理论解与工程解的统一。从施工现场来看,新型止水系统应用效果非常理想,有效保证了盾构进出洞安全,可为相似盾构工程设计与施工提供借鉴。

盾构慢速掘进(停机)沉降影响因素及控制措施探讨

分析和探究软土地层中盾构掘进施工对地面沉降的影响因素以及对沉降进行准确预测,能够为土压(泥水)平衡盾构在不同软土地层中的掘进参数优化和沉降控制提供理论依据。以盾构慢速掘进(停机)工程实例为研究对象,采用理论解析解和三维数值模拟2种方法,计算单纯由盾构施工引起的理论地面沉降量,并与南京宁和城际一期工程新梗街站—天保路站(2号盾构井)区间施工过程中盾构停机时的实际监测数据进行比对总结,从量值差异探究盾构施工引起地面沉降的主要影响因素。分析结果表明,盾构施工工艺参数、超孔隙水压力消散和地层损失是影响盾构施工中地面沉降的主控因素。通过优化施工参数,并采取经济可靠的超前地基处理措施,能较大程度地减小盾构掘进对地面沉降的影响。

富水砂卵石地层盾构机刀盘卡停机理及脱困处置研究

刀盘卡停是盾构在富水、富大漂石砂卵石地层中掘进时频繁发生的施工难题。解决卡停,使刀盘复转的各种措施不仅会增加施工费用,造成经济损失,而且处置不当还会严重影响施工进度和延误工期。依托某盾构隧道工程,针对多次遇到的盾构刀盘卡停问题,通过对刀盘扭矩的力学模型和各相关参数对扭矩影响的分析,揭示了刀盘卡停原因和机理,以实际工程为背景提出了不同情况下脱困处置对策和卡停预防措施,并取得显著的效果。

天津地铁6号线西青道站—南运河站区间盾构到达接收措施失效处理实例

为解决盾构出洞接收时洞门漏水、漏浆影响盾构正常出洞的问题,以天津地铁6号线西青道站—南运河站区间盾构出洞施工中洞门漏水为例,通过采取明洞填充、隧道内注浆、盾壳开孔对洞门主体结构注聚氨酯、洞门冻结等应急措施确保了盾构顺利出洞。工程实践证明,以上方法对封堵泄漏水路溶腔等十分有效。

超深搅拌桩在盾构常压换刀中的应用

南水北调中线穿黄工程中要进行盾构刀盘常压下修复的工作,须在盾构机周边进行防渗墙和地基加固的施工。该文阐述了采用超深搅拌桩方案进行盾构常压换刀的方案选择过程,并介绍了其施工工艺及主要设计参数。文章最后总结了施工中存在的问题及其改进措施。

双护盾TBM引水隧洞高压突涌水处治技术研究

为解决双护盾TBM隧洞施工过程中突涌水问题,以中部引黄工程TBM1标隧洞Z(k)94+563.705处高压突涌水为例,在分析该处突涌水成因的基础上,提出了“疏排地下水+裂隙带压止水+浅层注浆堵水”相结合的掌子面裂隙出水封堵综合处治方案。针对高水压、大范围出水裂隙封堵时,防水板封堵施工效果不佳的情况,提出了“刻槽嵌缝+预埋排水管+填充封堵剂”的裂隙带压止水方案。实践证明,该处治技术取得了较好的效果。

双护盾TBM空推段豆砾石回填灌浆技术研究

文中依据深圳市轨道交通6号线工程及其空推段豆砾石回填及灌浆工艺,采用室内试验,对双浆液配比进行研究,确定了各原材料参数;采用现场实验,对止浆环的性能及其参数进行验证;采用理论推导,对豆砾石回填量进行计算;采用对阶梯式和对称式的原则,对工艺中存在的问题进行了探讨;为同类工程提供一定的实践经验。

盾构先行过站对地铁车站施工的影响及处理措施

以北京地铁四号线圆明园车站盾构先行通过后施工车站为例,简要阐述车站施工受盾构成型隧道的影响因素,介绍了确保基坑稳定所采取的补强处理措施,解决了施工安全和基坑稳定问题。