无水大粒径漂卵砾石地层土压平衡盾构施工渣土改良分析

土压平衡盾构在砂卵石地层掘进时,会出现盾构推力、刀盘扭矩异常增大,刀盘、刀具和螺旋输送机磨损严重等问题,通过渣土改良是解决上述问题的有效手段。因此,本文以北京地铁9号线砂卵石地层中的盾构隧道工程为背景,进行了采用膨润土和泡沫改良后渣土的现场试验及施工性能分析。试验结果表明:采用膨润土和泡沫作为混合改良添加剂对渣土进行改良能够显著降低盾构的推力和扭矩以及渣土温度;膨润土和泡沫混合注入后在掌子面形成的泥膜具有良好的保压性,能有效提高盾构停机状态下的安全性。     

土压平衡盾构穿越复合地层施工关键技术

土压平衡盾构穿越上部砂卵石下部中风化砂岩复合地层时出现盾构推力大、刀盘扭矩大、掘进速度慢、易结泥饼、超方严重等现象,导致盾构施工进度慢、地表塌陷,危及附近建(构)筑物安全。通过分析,提出将刀盘布置的间隔刮刀改进为整排刮刀、泡沫和低浓度聚合物水溶液的综合渣土改良、掘进参数控制等措施,确保盾构正常施工。     

富水砂层土压平衡盾构渣土改良试验与应用

依托南昌市轨道交通4号线一期工程,针对土压平衡盾构穿越富水砂层时遇到排渣不畅、喷涌等工程技术难题,展开渣土改良试验研究。介绍了砂性地层中常用的三种改良剂泡沫剂、膨润土和高分子聚合物,并针对此工程中的富水砂性地层,选取泡沫剂+聚合物的复合改良方式。开展改良后渣土的坍落度和渗透性试验,测试其流动性和渗透性,通过试验可以得到最优改良方案。对改良后盾构机掘进参数进行监测,如掘进推力、刀盘扭矩、推进速度、刀盘转速,数据表明该富水砂层盾构掘进采用"泡沫剂+聚合物"的渣土改良手段效果很好,降低了该地层的渗透性及内摩擦角,提高了粘聚力,解决了盾构在富水砂性地层开挖的技术难题,达到了土压平衡盾构掘进的要求,保证了盾构施工的高效、安全掘进。     

富水砂卵石地层土压平衡盾构掘进渣土改良技术

土压平衡盾构机在富水砂卵石地层掘进过程中,由于土体流塑性差,土舱内的渣土无法及时排出,导致推进速度缓慢,盾构推力及刀盘扭矩增大等现象,易出现地表塌陷事故.为此,文章以成都地铁17号线一期项目盾构隧道工程为背景,进行砂卵石地层土压平衡盾构隧道施工土体改良试验研究.试验结果表明:采用泡沫剂或泡沫剂+膨润土作为土体改良剂对砂...     

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。     

广州地区软硬复合地层盾构施工技术研究

基于广州地区典型软硬复合地层条件下的盾构掘进工程实践,分析研究了盾构掘进过程中存在的刀盘刀具磨损、姿态难控制、结泥饼和喷涌等施工风险,从盾构选型、刀具配置与管理、掘进参数控制、盾构姿态控制、渣土改良与同步注浆及信息监测与反馈等方面采取应对措施,并以广州地铁二号线越～三区间盾构隧道施工为例进行说明.     

黏性地层面板式土压平衡盾构刀盘泥饼堵塞试验研究

面板式土压平衡盾构机在黏性地层中掘进时刀盘容易出现结泥饼问题,泥饼形成后会覆盖刀具、堵塞刀盘开口,从而降低刀盘的掘进效率,甚至使得盾构机完全丧失掘进能力,给盾构隧道施工带来严重影响。首先介绍了刀盘与土颗粒之间的黏附机理,通过自制的面板式刀盘掘进模拟装置开展了室内试验,研究了盾构掘进速度和刀盘扭矩的变化规律及其与刀盘堵塞之间的相关关系。研究表明:刀盘堵塞是一个连续渐进的过程,土颗粒首先在刀具密集处黏附聚集,然后逐渐扩大形成泥饼;泥饼形成后会覆盖刀具,降低刀具对地层的贯入度,并堵塞开口,降低渣土通过效率;在掘进参数上面主要体现为刀盘扭矩增大、盾构掘进速度减慢、排土顺畅度降低;刀盘开始结泥饼后,刀盘扭矩的增长符合三次多项式函数关系,掘进速度呈指数型降低;试验同时表明,土体含水率对刀盘结泥饼及堵塞具有显著影响,当其接近塑限时,泥饼最容易形成,盾构掘进效率最低,刀盘开口堵塞风险最大。研究成果对于评估黏性地层面板式土压平衡盾构掘进刀盘结泥饼及堵塞的风险具有借鉴意义。     

复合地层长距离土压平衡盾构施工关键技术

针对土压平衡盾构在包含全断面碎石的复合地层掘进施工时,刀盘和刀具磨损严重、推力和扭矩增大、易导致掘进困难以及沉降不易控制等问题,对渣土改良、刀盘和刀具的配置优化以及泡沫系统改造等关键技术进行工程实践,结果表明,膨润土泥浆和泡沫对砂层渣土改良效果及地表沉降控制效果显著;配合泡沫系统改造,盾构掘进过程中推力和扭矩减小,掘进速度提高;刀盘和刀具优化改造后,磨损程度明显降低,同时避免通常采用的预设加固区等开仓换刀,减少经济成本和人员作业风险,实现一种既能满足工程施工需要,同时控制施工成本的方法。     

砂性土层盾构掘进面前土体改良现场试验

针对土压平衡盾构在砂性土层掘进时常面临的闭塞、喷涌、刀具严重磨损、掘进速度过慢及刀盘扭矩过大等难题,依托上海某盾构在高含砂率砂性土层中掘进的工程实例,在盾构掘进面前方掺加肥皂水、泡沫剂进行现场试验,通过试验前后盾构施工参数的反馈分析结果,确定出土体改良最佳方案。将试验成果应用于相似地层,通过长距离改良前后掘进速度、刀盘扭矩以及刀具磨损变化来检验试验成果。研究结果表明:肥皂水改良效果不明显,泡沫剂改良效果优于肥皂水,适量浓度泡沫剂能大幅度提高掘进速度、降低刀盘扭矩和减少刀具损耗。     

土压平衡盾构在砂卵石地层长距离穿越河流施工关键技术

从盾构机的改造,浆液配比试验,渣土改良等几个方面论述了土压平衡盾构隧道长距离穿越砂卵石地层并穿越河流的施工技术。在试掘进阶段对盾构掘进主要控制参数包括推进速度、刀盘推力、土仓压力、刀盘扭矩、刀盘转速、注浆参数等进行了调整。在掘进过程中严格按照试掘进阶段的参数执行。实施效果表明,完全达到了刀盘刀具的耐磨性要求,保证了盾构机在砂卵石地层中长距离穿越河流的安全。     

土压平衡盾构水下隧道施工渣土塑流化改良研究

以北京地铁14号线盾构隧道在圆砾、黏土、粉土、粉质黏土、粉细砂等复杂地层中施工为例,在掘进试验段进行单加膨润土、单加泡沫以及添加膨润土和泡沫混合改良剂的渣土改良试验研究,通过对盾构机推力和扭矩与土仓压力变化等参数的对比分析,研究出适宜的渣土改良配比和参数。试验结果表明:采用膨润土和泡沫作为混合改良添加剂对渣土进行改良能够显著降低盾构的推力和扭矩以及渣土温度;膨润土和泡沫混合注人后在掌子面形成的泥膜具有良好的保压性,能有效提高盾构停机状态下的安全性。     

砂卵石地层盾构刀具动态磨损分析

减小盾构刀具磨损,是保证土压平衡盾构长距离掘进的重要措施.砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层,盾构在此种地层条件下掘进,盾构刀具磨损严重.采用最新动态监测装置,对北京地铁四号线四标角门北路站～北京南站区间隧道盾构刀具进行磨损监测,利用最小二乘法对监测数据进行回归分析.以刀具磨损系数为因变量,以千斤顶掘进速度v、千斤顶推力F、刀盘转速n以及刀盘扭矩T等掘进参数为自变量分别建立回归表达式,在此基础上提出掘进参数的合理选择范围,并建立刀具磨损量与掘进距离的拟合表达式,为工程实际中减小刀具磨损及预测盾构在类似地层条件下的最长掘进距离等提供理论依据.研究结论对于类似地质条件下盾构选型和实际施工有一定的指导价值.     

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。     

含砾粗砂岩地层双模盾构土压模式渣土改良技术

为了进一步提高双模盾构土压掘进模式对含砾粗砂岩地层的适应性,依托广州地铁7号线二期工程洪圣沙站-裕丰围站区间项目开展了渣土改良技术研究。首先优选渣土改良剂并测定其性能,然后根据二次改良试验结果提出合理的渣土改良参数,并通过实际应用效果验证了渣土改良参数的合理性。采用优选的改良参数时,刀盘扭矩系数和螺机扭矩系数均有所减小,有利于盾构掘进,但是由于刀具破岩效率受渣土改良影响较小,地层贯入指数变化较小。     

全断面砂卵石地层盾构施工难点分析及对策

以北京地铁19号线一期工程新发地站～草桥站区间盾构隧道为背景,对土压平衡盾构全断面穿越砂卵石地层面临的刀盘刀具磨损、开挖面稳定性、地表沉降及掘进参数控制等施工难点进行了分析,从盾构选型、关键施工参数设定和渣土改良等方面提出了相应的解决措施,并通过试验段掘进及地面沉降监测,验证了施工措施的有效性,可以为全断面砂卵石地层长距离盾构施工提供技术支撑和工程借鉴。     

黏性土地层中土压平衡盾构推进实践分析

在黏性土的地层中,土的黏粒含量较高、天然含水量低,土压平衡盾构在掘进过程中易出现结泥饼、闭塞等现象,导致盾构掘进施工困难。结合哈尔滨地铁联络线3标段学府四道街站—哈西大街站盾构区间实际施工经验,利用泡沫剂对开挖土体进行改良,同时优化盾构掘进参数。实践表明,改良开挖土体和优化盾构掘进参数,可以很好地控制黏性土对土压平衡盾构机的影响,不仅能使土压平衡盾构机用于黏性土层施工,而且还能有效控制盾构机施工对周边环境的影响。     

全断面中风化泥质粉砂岩地层中盾构施工技术

盾构在中风化泥质粉砂岩地层中施工刀盘极易结泥饼,长距离施工刀具磨损严重,且地层中蕴含裂隙水发育地段管片易上浮,从而造成掘进速度缓慢,本文结合工程案例次研究重心在于盾构如何在处理好施工难点的同时保证高质高效完成盾构施工,为今后类似地层盾构施工提供一定参考。     

富水砂卵石地层渣土改良试验研究

针对成都富水砂卵石地层,采用泡沫剂和膨润土对盾构施工中的渣土进行改良,给出了渣土改良相应指标的控制标准。通过室内坍落度试验、渗透性试验以及研发的土体磨蚀试验,分析了不同添加剂掺入比下渣土坍落度、渗透系数以及土体磨蚀系数的变化规律。结果表明,采用泡沫剂浓度3%、体积注入率15%和膨润土质量比1∶6、体积注入率15%进行渣土改良,渣土坍落度和渗透系数满足控制指标要求且土体磨蚀系数最小。最后通过刀具的磨损量验证了刀具磨损值在控制范围内。     

基于多源参数分析的土压平衡盾构泥饼形成风险评估模型

土压平衡盾构在含黏粒较多的黏土层或岩层中掘进时,刀盘及土仓内经常出现结泥饼现象,造成掘进参数异常,严重影响施工工期及周边环境安全。依托广州地铁22号线地铁盾构隧道工程,结合已有研究成果及施工经验,从地质条件、盾构机选型、施工控制三个方面对泥饼形成机理及风险展开系统分析,基于层次分析法建立泥饼形成的风险评价模型,在实际工程中具有一定的适用性;并根据实际泥饼形成段盾构掘进参数的变化情况,研究各掘进参数与泥饼形成的关系,分析不同渣土改良等泥饼处理措施的适用性。     

上软下硬复合地层盾构空舱快速掘进技术

为解决上部软土下部极硬岩的复合地层盾构掘进中普遍存在的刀盘易结泥饼、刀具异常损坏和渣土超排等问题,以某城市地铁工程为依托,提出了盾构空舱快速掘进及其配套综合注浆围岩稳定控制技术,并采用数值模拟进行了理论分析。研究结果表明:提出了复合地层盾构空舱快速掘进方法,解决了复合地层段盾构推力大、易结泥饼、刀具易损坏和破岩效率低等难题,稳定了施工参数,大幅提高了施工效率,节约了施工成本。开发了空舱掘进配套的综合注浆围岩稳定控制技术,控制了地层损失,防止了隧道塌方灾害。通过建立盾构掘进动态数值模型,揭示了复合地层在空舱掘进模式下掌子面前方的围岩变形模式和地表沉降规律。