局部黏土地层泥水盾构刀盘泥饼防治技术分析

泥水盾构对于地表沉降具有良好的控制效果,然而黏土地层的泥水平衡盾构施工往往会由于地层多变不可预测等问题造成盾构机刀盘结泥饼现象。结泥饼后,盾构掘进时刀盘扭矩增大,掘进速度降低,严重影响施工工效且存在较大安全隐患。因此,对于泥饼的分析及防治研究具有重要意义。     

复合地层地质条件下复合式土压平衡盾构机刀盘泥饼防治

盾构在全~强风化的泥岩、泥质粉砂岩、泥质砂岩的复合地层中施工,刀盘极易发生结泥饼现象,从而导致刀盘刀具非正常磨损、施工效率大幅降低等严重后果。以南京地铁4号线12标灵山站—东流站区间盾构隧道施工为例,从水文地质条件、盾构机选型及施工过程控制等方面对刀盘结泥饼的原因进行分析,提出了泥饼防治措施和解决思路,提高了复合式土压平衡盾构机在复合地层中施工的整体适应性,为以后解决此类问题提供了参考。     

超大直径泥水盾构常压刀盘防结泥饼措施的探讨

以某海湾隧道超大直径泥水盾构为例,主要研究分析超大直径泥水盾构常压刀盘泥饼形成原因和防治解决措施。从盾构施工时穿过的地质、盾构选型、施工掘进参数控制、泥浆参数等方面,对超大直径泥水盾构结泥饼采取的一些方法进行分析和总结,对超大直径泥水盾构常压类刀盘防结泥饼做出合理的建议。     

盾构刀盘泥饼形成机理的理论研究

根据已有地质条件,对盾构选型以及刀盘结构形式的确定大都依靠施工经验以及常规盾构的设计经验。盾构掘进过程中一种常见的掘进困难就是刀盘结泥饼的情况,针对土压平衡盾构可能会从经验上认为加大渣土改良的力度来解决,本文从理论计算分析的角度总结刀盘结泥饼的根本原因,并提出了解决刀盘结泥饼问题的3种方法。     

盾构刀盘结泥饼问题相关研究

盾构掘进时刀盘结泥饼是工程界不可忽略的世界性难题。为了解泥饼形成机制和不同因素对其影响,针对泥饼成因和泥饼防治进行总结。文中通过总结国内外学者关于刀盘结泥饼问题的成果,和对国内外关于泥饼成因、防治和处置的研究动态和研究方法。从液相迁移和“固体桥”的微观角度对泥饼形成机制进行解释,讨论了现有泥饼防治技术及其应用情况,泥饼处置的相关研究。在对关键问题分析的基础上,总结了已有研究的思路和方法及存在的局限性。展望了盾构穿越黏土地层结泥饼问题的发展方向,指出了复合地层结泥饼问题将会是未来研究的重点,提出了孔隙比在直剪试验中的重要性。     

土压平衡盾构刀盘泥饼防治综合技术研究及应用

为解决土压平衡施工中刀盘(土仓)结泥饼问题,从工程水文地质条件、刀盘结构、掘进过程中参数控制3个方面分析了泥饼形成机理,对相关系统进行了优化创新并形成成套技术。在南昌轨道交通1号线盾构施工中运用表明,该技术可有效解决刀盘(土仓)结泥饼的难题,具有良好的经济效益。     

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。     

盾构刀盘蒙特卡罗有限元分析

通过分析盾构刀盘及其刀具与工作面的相互作用,建立对刀盘进行ANSYS数值模拟的数学模型,由于刀盘与工作面之间的相互作用具有随机性,因此把待研究的主要因素作为随机输入变量,欲取得的结果作为随机输出变量。即设定弹性抗力系数为随机输入变量,刀盘与工作面之间的相互作用为随机输出变量,采用蒙特卡罗有限元法模拟刀盘及其刀具与工作面相互作用的统计值,从而为刀盘滚刀受力和刀具布置方式的分析提供一条有效途径,其方法及结果对盾构刀盘的设计与地铁的盾构施工都具有一定的指导意义。     

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。     

盾构隧道管片扭转原因分析及预防措施

通过广州地铁三号线沥大盾构区间工程施工实践,对局部管片发生整环扭转现象的原因进行分析,并提出预防措施及其治理方法,供同行参考。     

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。     

盾构刀盘设计综述

最近十年来,泥水盾构和土压平衡盾构得到了快速发展和广泛应用.通过对开挖面进行可靠的支撑,这2种类型的盾构都能在地下水位以下的不稳定地层中开挖隧道.盾构系统最重要的部分在于开挖面的开挖过程,或从工程的角度而言,最重要的部分在于刀盘和刀具的布置.本文对泥水盾构和土压平衡盾构刀盘设计的共同点及不同点进行讨论.     

盾构刀盘设计综述

最近十年来,泥水盾构和土压平衡盾构得到了快速发展和广泛应用。通过对开挖面进行可靠的支撑,这2种类型的盾构都能在地下水位以下的不稳定地层中开挖隧道。盾构系统最重要的部分在于开挖面的开挖过程,或从工程的角度而言,最重要的部分在于刀盘和刀具的布置。本文对泥水盾构和土压平衡盾构刀盘设计的共同点及不同点进行讨论。     

盾构刀盘前方地层变形机理及控制措施

盾构机是城市地铁施工的主要机械设备,由于长江三角洲地区多为软土,故该地区地铁区间施工基本采用土压平衡盾构机。盾构机掘进前、掘进中和掘进后均会对地面造成不同的垂直位移。本文以苏州地铁穿越苏嘉杭高速为实例,主要从地层变形分析,土仓压力控制(含修正数值选取)和出土量几个方面阐述了盾构掘进时前方土体的变形机理和控制措施,希望可以为以后盾构施工的沉降控制和穿越建(构)筑物施工提供技术参考。     

盾构刀盘改进及应用研究

盾构刀盘是在盾构掘进过程中起重要作用的部件。为了降低设备采购成本、提高设备的适应性,对适用于软弱地层中的地铁隧道施工的直径6.24m土压平衡式盾构刀盘系统进行改造,以适应单区间长距离全断面砂砾复杂地层工程的施工。介绍改进方案制定、技术工艺实施,并对改造后的刀盘实际掘进效果进行分析研究。实践证明只要改进措施得当,实施工艺合理,不仅可以扩大盾构适用范围,还可以有效提高其掘进性能指标,从而显著提高盾构施工的经济效益。     

漂卵石地层盾构开仓复推卡刀盘预防措施

在漂卵石地层中盾构掘进刀具磨损非常快,施工过程中需要经常停机开仓换刀。开仓复推时稍有措施不到位就容易刀盘卡死,并在开仓清仓,以此进入恶性循环,面临地面塌陷等施工风险。针对上述问题,本文以成都地铁6号线一、二期工程土建2标和平街站～郫筒站区间盾构开仓复推脱困为实例为依托,具体介绍了盾构在漂卵石地层开仓复推卡刀盘预防措施施工技术。     

盾构刀盘异常工况下的力学分析

介绍了上软下硬复合地层条件下,盾构刀盘发生较大的轴向变形,引起刀盘失效。对刀盘中心区域滚刀卡死的情况下,进行强度和刚度的有限元分析,同时考虑不同的载荷比例系数。最后,通过受力分析结果,给出了刀盘最大等效应力与载荷系数关系曲线。从该曲线上可以直观地看到异常工况下刀盘载荷和应力的关系,分析结果表明在何种状况下刀盘会发生失效。     

软土地层盾构进出洞渗漏水来源分析及预防措施

结合工程实例,对软土地层盾构区间在盾构进出洞施工中遇到的渗漏水情况进行了分析。总结了渗漏水产生的原因,并对渗漏水的来源作出了判断。通过优化加固形式和及时增加冻结加固,避免了后期同样工况下出现渗漏水的现象,总结的经验可为类似工程提供参考。