泥水平衡盾构

摘要： 为研究泥水平衡盾构施工过程中开挖面的失稳过程与特征,使用泥水盾构模型装置,通过室内试验模拟泥水盾构开挖面的掘进失稳过程,分析地层水土应力变化规律,总结了不同水位下泥水盾构在砂土地层中开挖面主动失稳的破坏形式。研究结果表明:盾构刀盘前方土压力、超孔隙水压随着支护力减小先缓慢下降后加速下降并保持稳定,此时开挖面失稳破坏;在无水头压力的情况下泥水盾构开挖面主动破坏后上部地层可保持稳定,在有水头压力的情况下破坏区不断向上发展,并延伸至地表;泥水盾构施工过程中产生的超孔隙水压会抵消一部分泥水压力,使泥浆产生的有效支护力降低。

摘要： 始发和接收段为盾构隧道施工过程中的重要风险源,特别是在富水地层中的防水措施十分关键。冻结法已普遍被应用于处理盾构始发和接收段止水加固的问题。依托济南黄河隧道工程,对超大直径泥水平衡盾构端头冻结技术进行总结。对工程地质和周边管线等实际情况进行具体分析,计算单个洞门接收和始发的需冷量后选择合适的冻结设备,并进行盐水循环和清水循环设计;通过始发段测温孔的设置和按时间分布记录的数据,分析了加固处的降温速率和冻结壁发展情况;从冻结帷幕厚度和冻土平均温度等指标对冻结效果进行评估;最后对冻结中可能遇到的冻胀、融沉、设备故障和洞门破除等风险进行评估,并给出相应的处理方法。以上得到的数据和结论可为以后工程中的冻结加固方向提供参考。

摘要： 为在高渗透砂卵石地层泥水盾构施工中确保开挖面稳定、保证施工安全,泥浆顺利成膜至关重要。依托京张高铁清华园隧道工程,采用自行设计的泥浆渗透试验装置,配制6种不同含砂量的泥浆,在与实际地层渗透系数相似的试验地层中进行渗透试验。对泥浆在渗透过程中的成膜类型、成膜质量、渗透深度、滤失量、闭气性能等相关指标进行分析,得到适用于高渗透性砂卵石地层的泥浆配比。结果表明:未加砂的泥浆在试验地层中难以顺利形成泥膜,泥膜渗透滤失量随含砂量的增加表现为先增后减,轻质砂的加入明显改善了泥浆的渗透成膜能力及闭气性。根据试验结果对依托工程泥浆配比进行优化,采用粒径在0.075~0.25 mm的细砂将泥浆含砂量调至9.6%,经实际施工验证,其成膜效果良好。

摘要： 沈阳地铁四号线劳动路站—望花屯站区间隧道穿越富水粉质黏土地层,采用泥水平衡盾构掘进模式。针对传统的泥水平衡盾构掘进模拟方法存在的缺陷,提出了一种考虑泥浆渗透及泥膜形成过程的泥水盾构掘进模拟方法,并建立了计算模型。计算结果表明,考虑泥浆渗透及泥膜形成过程,地表沉降比传统模拟方法要大;地表沉降随泥水支护压力的增大而减小;泥膜越厚,地表沉降值越小;降低泥膜渗透系数可有效减小地表沉降;加速泥膜形成有助于减小地表沉降。因此,泥水平衡盾构掘进中,应选择合适的泥浆浆液,以提高泥膜形成效果,从而降低盾构掘进对地层的扰动。

摘要： 为探究超大直径盾构近距离侧穿既有桩基施工过程中的变形控制策略,依托济南市济泺路穿黄隧道超大直径盾构近接穿越临堤桩基工程,结合现场监测数据及施工参数,建立精细化数值模型,对盾构施工过程进行模拟,研究邻近大堤对近接穿越过程中桩基反应的影响;通过对比不同施工参数下所采取加固措施的应用效果,分析隔离桩+高压旋喷桩加固+钢花管预注浆加固的综合加固方案在不同施工条件下的适应性。结果表明:1)邻近大堤会导致先行线侧穿后的墩台倾斜度增大,但在特定的施工条件下,此影响存在一定的时效性;2)在施工参数得到较好控制的前提下,采取相应措施加固桩体能较好地抑制早期土体扰动对于近接桩基的影响,但所采取加固措施的最终应用效果有限;3)采用不同加固方案在控制近接桩基横向水平位移方面的差异较纵向明显;4)泥水压力对所采取加固措施应用效果的影响较为显著,注浆压力在此方面的影响则十分有限。

摘要： 为了探究跨海隧道泥水平衡盾构钢套筒始发风险控制技术,依托青岛地铁8号线大洋站至青岛北站区间海域段工程,阐述了在高水压富水复合地层中始发端采用洞门素墙+套管咬合桩+“U”型素墙+后退式注浆加固方式的优越性以及采用钢套筒辅助工法的必要性。通过分析相关工程经验,认为钢套筒在盾构始发期间的稳定性、密闭性及盾构始发参数合理性是保证盾构安全始发的要点,其中关键风险在于反力架、钢套筒的变形与位移、钢套筒各部位渗漏水、铰接密封失效、穿越加固体过程中滞排堵仓等,分析了钢套筒变形的原因与易发生渗漏水的位置。通过对类似工程的研究与本工程经验的总结,阐述了上述风险的控制方法,其中重点分析了反力架、钢套筒的变形与位移以及钢套筒各部位渗漏水的控制措施,通过有限元分析确定了钢套筒的适用性。各项措施在青岛地铁8号线大洋站至青岛北站区间海域段泥水盾构始发过程中应用后取得了良好的成效,为类似工程提供了工程经验。

摘要： 沈阳地铁4号线劳动路站—望花屯站区间隧道穿越地层为富水粉质黏土地层,细颗粒较多,其中粒径≤10μm的颗粒占比达61.23%。选取该区间0~290环作为试验段,对泥水平衡和土压平衡两种掘进模式进行试验研究。通过详细讨论土压平衡模式和泥水平衡模式相互转换的关键技术,对比分析两种模式的掘进效率和地层沉降控制效果。试验研究结果表明,土压平衡模式掘进效率远高于泥水平衡模式,对于泥水平衡模式,由于地层细颗粒含量高,泥浆分离效率低,导致盾构掘进效率降低;监测结果表明,两种掘进模式均能有效控制地层沉降。根据试验结果,对该区间隧道剩余区段全部采用土压平衡模式掘进,平均日掘进进尺由5.2环提高至10.3环。

摘要： 为合理控制超大直径泥水平衡盾构下穿黄河大堤过程中产生的沉降,依托济泺路穿黄隧道工程,首先结合理论分析,提出了下穿大堤的盾构参数配置,并通过现场实测数据分析了盾构隧道穿堤过程中大堤段沉降的规律与特点,然后建立数值计算模型,精细化动态模拟盾构隧道掘进过程,围绕切口水压和注浆压力分析盾构参数对黄河大堤沉降的影响,最后对大堤变坡段的掘进参数过渡方案进行比选。结果表明:相较于普通平地段,大堤段在盾尾脱出阶段的沉降初期速率更大且更易受扰动影响,且大堤顶部对深层土体的扰动较为敏感;穿堤过程中提高盾构隧道掘进参数有利于沉降控制,但控制程度存在上限,提前进行掘进参数调整有利于进一步减小沉降,建议在穿堤过程中将切口水压从300~350 kPa逐渐增至500~550 kPa,并提前10~15环进行参数过渡。

摘要： 为研究撕裂刀刮刀组合下,盾构刀具在含砂卵石复合地层中的磨损规律,依托京张高铁清华园盾构隧道工程,结合盾构在复合地层掘进时的刀具磨损实际情况,分析刀具在砂卵石与粉质黏土夹杂的复合地层中的磨损特点。首先,对刀具开仓检查的实际情况进行统计,总结刮刀与撕裂刀的磨损特点;然后,对不同地层条件进行划分,并对撕裂刀磨损量随安装半径与切削轨迹长度的变化特点进行分析。研究发现,当地层中粉质黏土含量多于砂卵石时,先行刀磨损可分为3个阶段,最大容许切削轨迹长1500 km;当地层中砂卵石土占多数时,先行刀磨损分为2个阶段,最大容许切削轨迹长度小于800 km。同时,对外侧撕裂刀频繁更换与非正常磨损现象作出分析,认为外侧撕裂刀的更换更易导致刀具发生应力集中现象,加重磨损。针对以上分析,对刀具更换与掘进参数控制提出了相应改善措施。

摘要： 泥水平衡盾构穿越富水硬岩地层时,合理的掘进参数是盾构安全高效掘进的基础。依托青岛地铁8号线某区间泥水平衡盾构段项目,分析了盾构穿越富水硬岩地层的总推力及贯入度等参数。对刀具与岩体作用荷载值和刀具荷载设计值进行了计算,提出了盾构掘进参数的优化方案,并分析了优化后的掘进效率。结果表明:总推力可以控制刀盘贯入度,宜优先通过控制总推力增加盾构掘进速度;刀具与岩体作用荷载为4277.87 kN,远小于9528.22 kN的设计荷载值,故可适当增加刀具与岩体作用荷载至设计荷载值的75%;盾构总推力提升至18000 kN后,刀盘贯入度增加,每环开挖耗时较优化前减少了38.7%,施工效率增加了一倍。

摘要： 随着社会的发展，大中城市的地下工程进入了前所未有的发展阶段，大直径盾构隧道也成为地下工程发展的主要方向之一。在泥水平衡盾构施工过程中,如何确保施工安全并减少对周边环境的影响受到国内外学者的广泛关注,地层土体稳定性问题显得尤为重要,但对于砂质地层开挖面稳定性的失稳机理及其稳定性分析尚处于经验阶段.利用大尺寸模型试验,研究了不同水头高度(无水、0.9m和1.1m)下两种地层中开挖面的主动破坏的发展模式和受力情况,并通过FLAC 3D数值模拟对试验结果进行了验证.结果表明:在砂质地层泥水平衡盾构开挖面稳定性的问题中水头高度扮演了十分重要的角色,根据水头高度不同,可将开挖面主动破坏发展模式划分为无水模式、低水头模式和高水头模式;开挖面失稳时存在土拱效应,地表对开挖面主动破坏的响应存在滞后效应,在干砂地层中土拱效应甚至于会消除对地表的影响;同时在确定支护力时,应在静止土压力和静水压力的基础上考虑超孔隙水压力的影响.

摘要： 本文通过分析泥水平衡盾构施工引起地表沉降的机理，并结合超大直径泥水平衡盾构施工实例．从切口压力、泥水指标控制及同步注浆管理等方面探讨超大直径泥水平衡盾构施工建筑物沉降的控制技术。结果表明，通过合理的设定盾构推进切口压力，重浆循环模式，采用“双控”同步注浆模式，有效地控制了建筑物沉降，并且房屋不均匀沉降系数满足房屋保护要求。

摘要： 过海隧道一般规模大,场地环境复杂且工程经验缺乏,施工方法选择直接关系到工程的成败.目前国内尚无建成的地铁过海区间隧道.本文以厦门轨道交通3号线过海区间为工程背景,采用地质分析、工程类比和综合比选的方法,分析长大过海地铁区间的工法选择,提出盾构选型建议.研究表明,结合场地环境条件,从断面、地层、长距离掘进的适应性和可实施性、安全风险、工期和造价等方面分析厦门3号线过海区间应选用盾构矿山组合工法;盾构段隧道采用两个分离内径6.0m、外径6.7m的隧道;考虑地层性质、渗透系数和水压等条件,区间盾构选型宜采用复合式泥水平衡盾构.研究方法和结论对于为区间方案决策提供技术支持、为类似工程提供借鉴有重要意义.

摘要： 泥水平衡盾构中，泥浆环流系统是利用管道输送渣浆的系统，主要利用泥浆的流动带走盾构机切削下来的渣土，达到盾构机出渣的目的。盾构机施工时，随着盾构机的掘进，隧道长度逐渐变长，输送泥浆的管道也必须相应延伸，同时管路上阀门、弯头数量也会逐步增多，这也必将导致输送系统的管路压损逐步增加，管路的压力损失直接影响到输送系统渣浆泵扬程的选择。文章从管道直径、流量、渣浆密度，以及阀门、弯头等因素出发，对管路压力损失的影响进行分析，根据计算公式，对整个输送系统的扬程损失进行计算，并根据计算结果最终确定渣浆泵的扬程。在设计沈阳地铁泥水平衡盾构时，根据沈阳地铁施工的地质条件，按文章中的计算方法，得出泥水盾构泥浆环流系统的泵扬程参数，经过与实际施工参数的对比，理论计算数据与实际施工数据基本吻合。

摘要： 本文介绍了北京地下直径线工程泥水盾构施工关键技术和创新:刀盘刀具与地层适应性技术;沉降精确控制技术;泥水处理达标排放技术以及压缩空气条件下动火修复刀盘刀具技术.北京地下直径线的成功表明,气垫式泥水平衡盾构具有施工安全性高、富水地层适应性好、地层沉降小、可控且对环境影响小等特点,在城市核心区具有广阔的应用前景.

摘要： 上海临港区域某地铁区间隧道需下穿Φ1400mm供水管,通过优化切口水压、稚进速度、纠偏量、泥水性能、干砂量、同步注浆和二次补浆等施工参数,盾构穿越后供水管累积沉降量控制在±10mm以内,为类似工程提供了借鉴.泥水平衡盾构施工过程中，为有效控制土体沉降，切口水压应当稍大于理论计算值的下限值;推进过程中切口水压波动值宜控制在0.02MPa以内。盾构推进速度维持在10-15mm/min范围内，可降低对周边土体扰动，从而减小管线沉降。进泥密度维持在1.15-1.3g/cm3，对管线沉降控制较为有利。在推进过程中需严格控制每环管片干砂量，尽量将干砂量误差控制在士5‰以内，避免超挖或欠挖，可以保持较好的管线沉降控制。穿越段，同步注浆充填系数宜为1.6-1.7,如同步注浆无法满足地面沉降的控制要求，应及时进行二次注浆控制。穿越过程中应压注性能良好的盾尾油脂，减少推进过程中泥水的渗漏量。

摘要： 为解决特殊地质条件下大漂石造成盾构掘进受阻或偏离设计路线的问题，对盾构法施工中大漂石破碎原理进行阐述，提出土压平衡盾构和泥水平衡盾构在大漂石处理上的针对性设计，结合富水砂卵石地层中盾构法隧道施工实践，总结出行之有效的大漂石处理措施和“破大放小”的成功处理经验，可为类似工程提供借鉴。

摘要： 大量浅埋隧道盾构掘进易出现开挖面失稳、隧道上浮、地面冒浆及地表沉降大等现象，直接影响到工程施工安全。本研究结合上海人民路新建双线越江隧道工程，对大直径泥水平衡盾构穿越浅埋段的施工风险进行全方位分析，对双线盾构浅埋软弱地层近距离掘进技术进行了深入研究。

摘要： 针对泥水盾构循环泥浆密度过大及处理效率较低等问题，通过对泥浆处理系统的分析并通过增加相对适用的设备、修改原有系统等方式加以改造，使泥水参数得到优化，减少掘进中不确定因素，达到生产需求。同时为其他类似的泥水处理系统的改造提供一定的借鉴与指导。

摘要： 针对泥水盾构循环泥浆密度过大及处理效率较低等问题，通过对泥浆处理系统的分析并通过增加相对适用的设备、修改原有系统等方式加以改造，使泥水参数得到优化，减少掘进中不确定因素，达到生产需求。同时为其他类似的泥水处理系统的改造提供一定的借鉴与指导。

摘要： 在本发明的泥水处理设备中，井下渣浆泵从盾构机吸入泥浆，在井下渣浆泵和地面减压箱之间的管道上串联有一电磁流量计，其采集到的井下渣浆泵流量信号被转变为电信号并被传送给工控机。工控机按该电信号和预设的程序自动调节1#渣浆泵的驱动电机和2#渣浆泵的驱动电机的频率，从而改变1#渣浆泵的驱动电机和2#渣浆泵的驱动电机的转速，达到调节渣浆泵流量的目的。通过电磁流量计的泥浆被继续输送到地面上的泥浆减压箱。本发明对地面泥浆处理设备的产能实现了自动智能化控制，减小了设备操作人员的劳动强度和工作难度，实现了地面设备的泥浆处理产能和井下泥浆输出量的及时匹配，避免了地面设备的空耗或“溢浆跑浆”事故的发生。

摘要： 本发明公开了一种泥水平衡盾构综合模拟试验台泥水平衡控制试验系统。泥水加压筒体上装泥水加载装置，泥水加压筒体和模拟盾构前盾相互连通，并形成泥水舱和气垫舱；泥水舱加压筒体布置安装封闭刀盘，由液压马达驱动主驱动齿轮箱工作带动封闭刀盘运转；泥水加压筒体设有泥土进料管，模拟盾构前盾装有泥水进浆、排浆管路，渣土调整槽接泥土进料管；泥水排浆管路经多相流流体动力试验管路接泥水分离器；泥水分离器接渣土调整槽，泥水分离器接泥水调整槽，泥水调整槽连泥水进浆管路；模拟盾构前盾设有压缩空气管路。本发明能够完整地模拟泥水平衡盾构施工过程中泥水舱压力变化的主动因素和被动因素，用于泥水平衡盾构泥水压力平衡控制的科学研究。

摘要： 本发明公开了一种泥水平衡盾构装置及用于泥水平衡盾构装置的滤渣装置。滤渣装置包括外壳，外壳上开设有渣浆入口、清渣口和泥浆出口；外壳中固定设有用于筛分渣石的格栅网，格栅网的筛分入口侧与清渣口、渣浆入口连通，格栅网的筛分出口侧与泥浆出口连通；外壳中位于格栅网的筛分入口侧还设有螺旋轴，螺旋轴连接于驱动机构，驱动机构能够驱动螺旋轴转动，以使螺旋轴朝向清渣口推动格栅网筛分入口侧的物料。通过螺旋轴的转动可以使格栅网中的渣浆保持在运动状态，可以降低渣浆与格栅网粘附的可能性，能够有效避免渣浆堵塞格栅网；同时，由于螺旋轴的螺旋叶片具有推进作用，有利于提高清渣效率，实现自动出渣。

摘要： 本发明公开了一种泥水平衡盾构机用刀盘，包括刀盘本体，刀盘本体设有至少一组用于对刀盘本体的刀盘面板进行冲洗的冲刷装置，每组冲刷装置均包括：用于对刀盘面板上的刀具喷射高压水柱的冲刷头；冲刷头与供水系统相连；与冲刷头相连的伸缩驱动件，伸缩驱动件能够驱动冲刷头沿刀盘面板的轴向伸缩，以使冲刷头相对刀盘面板的位置可调。该冲刷装置的冲刷头可对刀盘面板上不同高度的刀具进行多层次地冲洗，防止刀盘面板结泥饼。当无需冲刷时，冲刷头缩回，可避免冲刷孔堵塞。一个优选实施例中，冲刷头可旋转，可对刀盘面板上不同方位的各刀具进行全覆盖及立体式地冲刷。本发明还公开了一种包括上述泥水平衡盾构机用刀盘的泥水平衡盾构机。

摘要： 本发明公开了一种泥水平衡盾构泥浆循环系统，包括进浆管和排浆管路，还包括设置在所述进浆管路和排浆管路之间并连通进浆管路和排浆管路的泥浆回打循环管路，所述泥浆回打循环管路与所述排浆管路之间设置分流器，所述泥浆回打管路上设置有增压泵，所述增压泵的进浆管路端和排浆管路端分别设置有阀门。本发明还公开了一种泥水平衡盾构，所述泥浆循环系统包括设置在进浆管路和排浆管路之间并连通进浆管路和排浆管路的泥浆回打循环管路，所述泥浆回打循环管路与所述排浆管路之间设置分流器，所述泥浆回打管路上设置有增压泵，所述增压泵的进浆管路端和排浆管路端分别设置有阀门。本发明能够减少掘进过程中的开挖仓堵塞情况的发生，提高掘进效率。

摘要： 本发明公开了一种泥水平衡盾构综合模拟试验台泥水平衡控制试验系统。泥水加压筒体上装泥水加载装置，泥水加压筒体和模拟盾构前盾相互连通，并形成泥水舱和气垫舱；泥水舱加压筒体布置安装封闭刀盘，由液压马达驱动主驱动齿轮箱工作带动封闭刀盘运转；泥水加压筒体设有泥土进料管，模拟盾构前盾装有泥水进浆、排浆管路，渣土调整槽接泥土进料管；泥水排浆管路经多相流流体动力试验管路接泥水分离器；泥水分离器接渣土调整槽，泥水分离器接泥水调整槽，泥水调整槽连泥水进浆管路；模拟盾构前盾设有压缩空气管路。本发明能够完整地模拟泥水平衡盾构施工过程中泥水舱压力变化的主动因素和被动因素，用于泥水平衡盾构泥水压力平衡控制的科学研究。

摘要： 本实用新型公开了一种泥水平衡盾构机用刀盘及泥水平衡盾构机，包括刀盘本体和合页，所述刀盘本体外侧固定连接有密封垫，所述凹槽内侧壁上开设有卡槽，所述卡槽内卡合连接有卡块，所述合页固定连接在回形框上，所述第一分流管一侧固定连接有第二分流管，所述第二分流管的一端穿过通孔固定连接在回形框内，所述通孔开设在第二通槽内侧壁上。该泥水平衡盾构机用刀盘及泥水平衡盾构机设置将支撑柱的两端卡入凹槽中，在卡入的过程中，卡块会卡入卡槽中，然后通过合页翻转封板，使封板横亘在凹槽上，然后通过第二轴承旋转内螺纹筒，使内螺纹筒旋入螺纹杆，从而将封板固定在凹槽上，将支撑柱的上下两端封在凹槽内，从而便于安装滚刀。

摘要： 本实用新型公开了一种泥水平衡盾构机用刀盘，包括刀盘本体，刀盘本体设有至少一组用于对刀盘本体的刀盘面板进行冲洗的冲刷装置，每组冲刷装置均包括：用于对刀盘面板上的刀具喷射高压水柱的冲刷头；冲刷头与供水系统相连；与冲刷头相连的伸缩驱动件，伸缩驱动件能够驱动冲刷头沿刀盘面板的轴向伸缩，以使冲刷头相对刀盘面板的位置可调。该冲刷装置的冲刷头可对刀盘面板上不同高度的刀具进行多层次地冲洗，防止刀盘面板结泥饼。当无需冲刷时，冲刷头缩回，可避免冲刷孔堵塞。一个优选实施例中，冲刷头可旋转，可对刀盘面板上不同方位的各刀具进行全覆盖及立体式地冲刷。本实用新型还公开了一种包括上述泥水平衡盾构机用刀盘的泥水平衡盾构机。

摘要： 本实用新型公开了一种泥水平衡盾构装置及用于泥水平衡盾构装置的滤渣装置。滤渣装置包括外壳，外壳上开设有渣浆入口、清渣口和泥浆出口；外壳中固定设有用于筛分渣石的格栅网，格栅网的筛分入口侧与清渣口、渣浆入口连通，格栅网的筛分出口侧与泥浆出口连通；外壳中位于格栅网的筛分入口侧还设有螺旋轴，螺旋轴连接于驱动机构，驱动机构能够驱动螺旋轴转动，以使螺旋轴朝向清渣口推动格栅网筛分入口侧的物料。通过螺旋轴的转动可以使格栅网中的渣浆保持在运动状态，可以降低渣浆与格栅网粘附的可能性，能够有效避免渣浆堵塞格栅网；同时，由于螺旋轴的螺旋叶片具有推进作用，有利于提高清渣效率，实现自动出渣。

摘要： 本实用新型公开了一种泥水平衡盾构泥浆循环系统，包括进浆管和排浆管路和设置在所述进浆管路和排浆管路之间并连通进浆管路和排浆管路的泥浆回打循环管路，所述泥浆回打循环管路与所述排浆管路之间设置分流器，所述泥浆回打管路上设置有增压泵，所述增压泵的进浆管路端和排浆管路端分别设置有阀门。本实用新型还公开了一种泥水平衡盾构，泥浆循环系统包括设置在进浆管路和排浆管路之间并连通进浆管路和排浆管路的泥浆回打循环管路，所述泥浆回打循环管路与所述排浆管路之间设置分流器，所述泥浆回打管路上设置有增压泵，所述增压泵的进浆管路端和排浆管路端分别设置有阀门。本实用新型能够减少掘进过程中的开挖仓堵塞情况的发生，提高掘进效率。