滚刀常压换刀技术研究

针对大直径高水压条件下盾构施工刀具更换难度高、风险大的问题,结合大直径盾构刀盘结构,通过开发滚刀常压换刀装置,实现在刀盘保压的情况下,常压更换部分滚刀,不但降低了带压条件下滚刀更换成本,而且降低了换刀风险。     

复合地层大直径泥水盾构滚齿刀常压更换技术研究

泥水盾构在掘进过程中,由于受到环境条件有限、地质条件差、水土压力高、地层复杂多变等多种因素的影响,如何安全高效地更换滚刀和齿刀一直是盾构施工所面临的工程难题。本文提出一种高水土压力条件下滚刀、齿刀常压更换技术,介绍该技术的工作原理和作业要点,并以武汉地铁8号线越江隧道工程为例,针对越江隧道江中段的上软下岩复合地层以及工程所面临的特有工程难点,详细阐述滚刀、齿刀常压更换技术的具体操作步骤及其技术优势。通过采用该技术,有效提高了换刀效率,降低了安全风险,确保了施工的顺利进行。     

复合地层超大直径泥水气压平衡盾构施工第四代常压换刀技术应用研究

为了提高超大直径盾构在长距离复杂地层掘进过程中刀具更换的安全性和经济性,本文结合武汉轨道交通7号线三阳路长江隧道工程,通过对第四代常压换刀技术在复合地层盾构施工中的应用研究,总结出刀具检查与更换可遵循的一般规律,并针对换刀工法提出风险应对与优化改进措施。     

北京铁路地下直径线泥水盾构刀盘、刀具适应性分析

结合北京站至北京西站铁路地下直径线工程实例,通过不同盾构刀盘刀具配置在砂卵石下的应用对比,重点对本工程刀盘刀具改造前后对地层的适应性进行详细研究,总结分析出:1)对致密的砂卵石地层的刀盘刀具配置采用盘形滚刀是必要的,并应根据卵石粒径、密实程度尽量加大滚刀尺寸,加大1和2层刀高差,以提高切削贯入度,提高掘削效率;2)通过滚刀、撕裂刀、切刀等长短刀具的合理配置,可以实现对砂卵石地层的有效切削;3)切刀形式由原来螺栓连接方式优化为销轴连接方式,可以有效防止切刀在掘进过程中的掉落等主要成果。最终解决了砂卵石条件下刀盘刀具配置应注意的关键问题,保证了工程的顺利进行,对类似工程有借鉴作用。     

大直径泥水盾构常压刀盘温度在线监测系统设计与应用———以杭州望江路过江隧道工程为例

在盾构施工过程中,刀盘温度的异常升高会导致刀盘磨损加剧,甚至造成刀盘变形,严重影响盾构施工及安全。为了实时监 测盾构刀盘温度,避免刀盘温度过高所带来的危害,以杭州市望江路过江隧道工程为依托,建立一套大直径泥水盾构常压刀盘温度 在线监测系统,结合无线传输技术,利用安装在刀盘背面的传感器收集刀盘温度数据,并对数据进行整理和分析。结果表明: 1)该 系统能避免信号屏蔽和泥水盾构掘进的干扰,长时间稳定监测刀盘温度; 2)盾构单环掘进时,刀盘温度呈周期性变化,与盾构工作 流程相匹配; 3)盾构连续掘进时,掘进产生的热量会在刀盘上稳定积累,使得刀盘温度曲线的峰值持续升高; 4)在刀盘温度异常升 高时,通过向刀盘注入分散剂,并观察刀盘温度变化,可以对刀盘形成泥饼和前方地质突变2 种情况进行区分。本文设计的刀盘温 度在线监测系统可以用于分析刀盘情况、判断地质变化和调节掘进参数。     

大直径盾构刀盘受力不均分析及对策研究

为解决大直径盾构刀盘受力不均问题,分析软硬不均地层刀盘受力模型,提出大直径盾构刀盘设计改进方案。采用增加辅助支撑轮的方法,使大直径盾构刀盘由悬臂状态改为简支状态。通过有限元模拟分析对比改进前后的刀盘受力情况,刀盘增加辅助支撑轮后受力效果得到明显改善。     

超大直径泥水盾构带压进舱换刀技术研究与应用

对于复杂地质条件下的盾构掘进,刀具更换往往不可避免。由于地质的复杂性、多变性和周边条件的局限性,常常无法实施盾构周边土体加固常压进舱换刀。带压进舱换刀技术以无需地层加固、地质适应性强、对周边环境要求低和影响小等特点,解决了苛刻条件下的换刀难题。为了能实现强渗透地层气压状态下开挖面稳定,采用室内试验对进舱泥膜的气密性进行了研究,研究结果表明： 进舱泥膜不仅要在开挖面形成一层致密的不透气泥皮型泥膜,还需在地层中形成均匀的透渗带泥膜,方能达到最佳的闭气效果。基于研究成果,南京纬三路过江通道N线工程实现了泥水盾构开挖面大面积气压支护进舱作业,并采用压缩空气作业与饱合潜水作业完成了盾构刀盘的维修和刀具的检查与更换。     

大直径盾构端头素桩加固技术

本文对大直径盾构的端头加固技术进行了探讨,通过北京地下直径线盾构工程建设的实例,讨论采用素混凝土桩的加固方法,解决砂卵石地层大直径盾构始发安全及长距离掘进中途实现常压换刀的技术难题。结果表明:工程加固效果明显,盾构始发成功,地表下沉较小,无坍塌情况出现。     

砂卵石地层大直径泥水盾构刀具配置适应性分析

针对北京地下直径线工程开展刀具配置适应性分析,通过对大直径泥水盾构在砂卵石地层中掘进施工现状进行总结及对掘进刀具的磨损量进行测量、分析,提出适应砂卵石地层大直径泥水盾构的刀盘刀具配置方式及合理的换刀距离,为后续施工及类似工程提供一定的参考和借鉴。     

我国盾构刀盘刀具技术研发工作达国际先进水平

今年初，国家“863”计划的《盾构掘进机刀盘刀具关键技术及其应用》科技项目成果通过河南省科技厅组织的专家评审鉴定。该项目的评审委员会由中国工程院院士周丰峻等10位业内著名专家组成，他们在听取有关报告，审查相关的技术资料后，进行提问答辨。经过专家们认真讨论，最后形成鉴定结论，认为：该项研究应用项目执行情况符合国家标准，性能与国际水平相当，但造价却大幅降低，具有显著的经济效益和社会效益，研究成果已达到国际先进水平。该项目已列入“863”计划《先进制造与机器人技术》领域，与我国建筑业和制造业的发展前景息息相关。     

盾构常压下刀座修复及刀具改造技术

长距离盾构掘进合理配置刀具、检查更换刀具是工程的重难点。结合南水北调穿黄工程对大埋深、高水压下实现常压进舱采取的地基加固、深层降水、刀盘修复、刀具改造等施工技术进行了叙述。     

常压更换刀具换刀程序和改进方案

介绍南京长江隧道项目盾构机常压更换刀具的换刀程序,该换刀方法适用于直径较大且进行了特殊设计的盾构机,详细阐述常压更换刀具的拆卸步骤、操作方法和注意事项。为了便于在常压下检查刀具固定螺栓的连接情况,对常压更换刀具设计提出了改进意见。对具备常压更换刀具功能的盾构机在常压下检查、更换刀具具有借鉴意义。     

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。     

盾构隧道刀具更换技术综述

盾构穿越复杂水文地质地层时,常因刀盘刀具过量磨损而导致盾构被迫停机,这已成为困扰盾构施工的重要难题之一,进行刀具更换是目前解决这一难题,恢复盾构掘进的主要方法。然而,工程界尚未形成系统的盾构换刀技术体系。针对这一问题,在对已有技术研究理解和总结的基础上,阐述了盾构刀具更换技术的内涵和主要分类,并结合典型盾构工程换刀作业实例和笔者所在课题组的研究成果,对加固地层-常压换刀、基于常压可更换刀盘设计的换刀、带压换刀等3种主要换刀技术的原理、技术流程、关键技术、适用范围和优缺点等进行系统的分析和总结。最后介绍了日本最新的刀具更换技术,并对中国盾构隧道刀具更换技术进行了展望。结果表明：地层加固-常压换刀技术和带压换刀技术都是在常规刀盘设计条件下形成的,其关键都是保障开挖面地层的稳定性;差别在于,前者是使加固开挖面地层达到自稳后,在常压条件下实施的,而后者则是通过泥浆渗透成膜等辅助工艺提高开挖面地层的闭气性后,在气压支护条件下实施的;对于基于常压可更换刀盘设计的换刀技术来说,开挖面地层的稳定性不需要重点考虑,盾构机特殊的中空刀盘辐臂和常压可更换刀具设计才是该技术的关键。     

?12 m级泥水盾构刀盘的载荷转矩计算及力学性能分析

为研究某盾构隧道?12 m级大直径泥水盾构刀盘设计的合理性以及对高水压密实砂层施工的适应性,结合大直径泥水盾构的特点以及以密实砂层为主的地层条件,提出考虑土压力与刀具贯入阻力、忽略砂土间的黏聚力的刀具载荷计算修正模型,综合考虑刀盘结构及其背部泥水压力对刀盘载荷及转矩的影响,获得刀盘的输入载荷和转矩。利用ANSYS软件,建立大直径泥水盾构掘进的仿真分析模型,对泥水盾构正常掘进、偏载以及脱困3种工况进行有限元分析。结果表明:偏载工况下,刀盘的应力和变形最大,最大应力出现在刀盘下半部的主臂支撑筋板与法兰连接处,达到128.46 MPa;最大变形出现在刀盘边缘处,达到2.85 mm,刀盘性能满足设计要求。     

北京铁路直径线大断面地下隧道盾构机选型研究

 拟建的北京站和北京西站之间直径线可使北京铁路枢纽布局更为完善，直径线地下隧道拟采用盾构法施工，盾构机选型是盾构法施工的关键环节之一。分析直径线地下隧道穿越地层的地质条件和水文条件，给出盾构机选型的一般程序和依据，着重分析工程地质条件对盾构选型的影响，对不同类型盾构的施工风险进行评估。主要研究结论是：泥水平衡盾构在控制地表沉降、漂石卵石处理、掘进进度、减少刀盘刀具磨损及开仓换刀次数等方面均优于土压平衡盾构；本工程具备泥水处理装置的场地布置条件，弃浆、降低施工噪声等环境保护问题也可得到较好地解决；本工程适于采用泥水平衡盾构机。     

武汉地铁二号线一期工程汉范区间刀具选型

根据武汉地铁二号线一期工程汉—范区间的土砂地质情况,结合盾构机刀盘的实际刀具配置,提出了刀具合理的改进配置方案,使用齿刀替代双刃滚刀,并确定了齿刀的结构以及制造工艺等。     

超大直径盾构机的选型问题

在江河湖海等水体下进行水底隧道规划设计时,常常面临地质条件、地层分布与土体性质难以准确把握,水文条件尤其是外海海域海洋水文条件极其复杂多变的情况,由此注定了盾构机选型对于超大直径、超长距离、高水压下水(海)底隧道工程设计施工的极端重要性。因此,盾构机选型很大程度上决定了水(海)底隧道工程的施工难易、风险程度、投资和工期。盾构机选型的关键是如何基于勘察设计阶段所获取的有限信息,实现最终综合成本的最低。盾构机直径大小往往受到所在路段的公路技术标准、隧道的预定交通功能与特殊要求、盾构机类型及目前国内外的施工控制水平、水底隧道施工的风险分析与预测水平、预案措施、辅助工法(气压法、冻结法、注浆法等)、工期与制造成本等多种因素控制。盾构机选型必须在充分认识各种不同类型盾构机的优缺点及其最适用场合的基础上,充分调查拟通过区域的地质地层分布、岩土物理力学性质参数、软土中基岩突露状况、基岩岩性及风化程度、水文条件、锚地、航道航运、水(海)底基础设施、附近场地利用、环保、灾害性天气等相关情况。结合几个国内外已建隧道的具体工程事例,阐述了盾构机选型的一般步骤及其它制约因素。对水底隧道盾构机选型具有较强的指导价值。     

成都地铁一号线盾构刀具磨损分析及对策

在成都地铁一号线的砂卵石、泥岩、粉细砂地层,盾构机原装滚刀表现出了不耐磨、易偏磨等不适应性。对刀具和地层的关系进行了有效的分析后,提出了使用齿刀替代滚刀、普通滚刀刀圈加厚等措施,取得了良好的使用效果。     

大直径泥水盾构复合地层进仓技术比较与应用

通过对目前广深港铁路狮子洋隧道正在施工的２台大直径气垫式泥水加压盾构在高压、富水及复合地层中掘进施工的研究,总结出盾构在不同性状条件的复合地层中可采用带压进仓、敞开式开仓、地层加固开仓、低压限排进仓等进仓技术,详细介绍各种进仓技术方法的选择和适应范围及复合地层中各种进仓技术施工要点,可为类似工程的施工提供一定的借鉴。