大断面异形盾构穿越上软下硬地层施工技术研究

依托宁波市轨道交通某异形盾构隧道区间项目,研究了在上软下硬黏性土层中大断面异形盾构施工中土体改良等施工技术控制措施。结合以往异形盾构施工出现土仓流动性差、排土不畅等问题,在施工中分3个阶段对土体改良措施进行优化调整,发现泡沫改良剂的加入可有效消除异形盾构刀盘切削盲区和不良土层对出土的影响,并且有效降低总推力、刀盘扭矩,提高掘进速度。通过关键点位(盲区及刀盘)的少量改良孔对土体进行改良,可在控制泡沫等改良剂使用量的情况下有效增强土体改良效果,并且显著提升工效。

异形隧道盾构切削机构的奇异性与运动学分析

首次选择传统五杆机构的一种变异机构作为异形断面隧道盾构切削机构,并就切削机构的奇异性和运动学问题进行了详细的分析,从而为该核心技术在实际工程应用时,如何避免切削机构的瞬时运动不确定位置提供了必要的理论基础.同时,运动学的分析工作,也为动力学分析、杆长相互关系的组合与选择、切削机构刀盘位置布置及结构设计等分析提供了前期的理论分析基础.尤其对实现任意轨迹的要求,提供了两输入控制所需的数学模型基础.

异形盾构变异五杆切削机构运动学分析

开发合理的切削机构是异形断面盾构的关键技术之一,变异五杆切削机构的合成运动轨迹丰富,可以实现各种异形断面的切削,能够满足实际隧道异形断面的切削需要。为有效实现混合驱动变异五杆机构异形断面盾构切削机构的功能,基于杆组理论,利用平面连杆机构运动分析的复数矢量法对混合驱动变异五杆切削机构进行了运动学分析,建立其运动学模型,获得了该机构的输出运动与输入运动的位置、速度及加速度之间的关系,为进行切削机构动力学分析奠定了基础。

异形断面盾构切削机构分析

开发合理的切削机构是异形断面盾构的关键技术之一 .提出一种三杆切削机构 ,它在原有圆形盾构刀盘上加装可控制的伸缩机构 ,完成任意断面的切削 ,结构简单实用 .介绍了异形断面盾构切削机构的控制方式 ,分析了阀控液压缸和滑阀计量马达两种控制方式 ,前者结构简单 ,控制容易 ,但需要一个较长的位移传感器 ,而且信号需通过滑环传递 ,难以保证信号准确性 .后者可以保证得到精确的信号 ,但其液压系统的泄漏会影响精度 ,需要采取补偿措施 .最后对三杆机构的伸缩速度进行了分析 ,由此可确定控制机构的马达、油缸等参数 ,以便进行正确的选型 ,为异形断面盾构机械提供设计依据 .

椭圆断面盾构变异五杆切削机构理论研究

异形盾构是盾构技术发展的一个主要方向,研制合理的切削机构是开发异形盾构的核心技术。本文选择混合驱动变异五杆椭圆轨迹机构作为椭圆断面盾构的切削机构进行理论和技术研究。采用图解解析法研究了变异五杆机构切削椭圆轨迹时多种情况下的变化规律,并在此基础上研究了可控电机的控制规律;为了研究切削机构初始位置对切削椭圆轨迹的影响,开发了异形盾构变异五杆切削机构分析与仿真软件,经过理论分析和计算机仿真形成切削椭圆轨迹的控制理论和算法,仿真结果验证了控制理论和算法的正确性,充分表明变异五杆机构能够提供切削轨迹的柔性。

大断面异形盾构隧道弯矩传递系数原型加载试验研究

由于异形盾构隧道特殊的结构断面型式,管片设计暂无相关规范可循,故基于原型三环管片力学加载试验对异形盾构管片环向接头弯矩传递系数进行研究,研究结果表明:1)随埋深增加,异形盾构管片结构整体刚度提升,但由于各接头刚度与相邻管片结构刚度比随埋深增加变化规律不一致,异形盾构管片接头弯矩传递能力呈部分减弱部分增强的现象;2)同埋深条件下,随着侧压力系数的增加,除右拱腰处接头外,其余接头弯矩传递能力随着接头刚度与相邻管片结构刚度比的增大而逐渐增强;3)随着埋深增加,各接头弯矩传递能力对侧压力系数的敏感程度逐渐减弱;4)极限破坏后,异形盾构管片内外弧面裂缝的分布规律证明了明显的弯矩传递现象。

基于全断面掩护下协同快速撤架技术研究与应用

针对"三软"易自燃厚煤层条件下综放工作面回撤期间面临的顶底板松软、支护难度大、煤层自燃发火期短、工期紧等难题,基于回撤工作面"短砌体梁"力学结构模型、从理论上分析了防止回撤空间出现"三角区"的最小支护阻力为13541.07kN,提出全断面掩护撤除支架法统一回撤断面的支护形式与支护强度;采用液压驱动的架前撤架装置代替电机绞车牵引支架,形成"架前撤架装置+铲板式支架搬运车+框架式支架搬运车"协同撤架作业模式,提高了回撤空间顶板支护机械化程度与作业安全性,实现快速回撤、减人提效。

盾构区间下穿异形板桥梁桩基托换研究

石家庄建和桥环形高架桥共分为4个异形板块,盾构区间下穿建和桥桩基托换工程需托换南侧和北侧异形板块,工程周边及地下环境复杂,托换过程中既有交通不得中断,对变形要求非常严格,设计采用主动托换方案。通过分析周边条件,以南异形板块桩基托换为例介绍相关设计和关键控制措施,包括托换设计、预支顶措施、施工步序、主要监测项目及控制值等。实践表明,托换施工满足设计和工前评估要求,桩基托换设计合理,结构安全可靠。

异形盾构施工注浆工况下衬砌结构受力分析与荷载设置

为更加精细化地指导大断面异形盾构隧道施工注浆荷载下的结构设计工作,依托宁波地铁3号线类矩形盾构隧道工程,探索施工荷载注浆工况下衬砌结构的受力特征,研究同步注浆填充阶段真实的浆液扩散过程及其压力分布规律,针对既有设计模型中注浆工况下的荷载施加模式、注浆填充扩散压力分布计算模型以及特殊工况下的实际受荷情况进行综合分析。结果表明:按注浆填充扩散压力分析的结构受力较为均匀,而既有设计模型注浆工况和特殊条件下的荷载分布会使得管片结构受力更加不利,建议在类矩形盾构衬砌结构注浆工况设计模型中考虑浆液环向填充扩散机制对应的结构受力模式为基础,在拱顶、拱肩、拱腰及拱底处分别叠加100、150、200、250 k Pa的分布压力较为合适。

软土富水地区矩形过街地道盾构顶管法施工关键技术

以杭州市大学路～庆春路矩形断面过街人行地道工程为例,首先介绍了工程概况、盾构顶管法的特点以及关键工艺流程;紧接着对进出洞口加固与止水、盾构机的顶进施工、同步注浆和二次注浆、置换注浆、监控量测等施工关键技术做了阐述;最后提出了施工过程中应注意的问题。工程实践表明,在软土富水地区,矩形断面过街地道采用的盾构顶管法施工技术是成功的,可为类似工程提供参考。