摘要：盾构在碎石土地层掘进时经常面临着地层渗透性强、刀盘扭矩大、刀具磨损严重等诸多困难。为解决上述施工难题,以青岛地铁4号线典型的碎石土地层为研究对象,首先通过颗粒筛分、LCPC试验和渗透性试验评价了碎石土的基本特性,结合传统的砂土和黏性土改良方案设计了5组碎石土改良配比方案,对不同配比方案进行坍落度试验、渗透性试验和直剪试验,分析了不同改良指标碎石土的流塑性、渗透性及抗剪力学特性,根据实际工程中盾构刀盘扭矩的变化情况验证了泡沫与聚合物组合改良的最佳方案。研究表明:7%浓度泡沫与5%浓度聚合物配比的改良剂能够有效降低碎石土的渗透系数,同时起到降低刀盘扭矩的作用。

摘要：为弥补现有研究中土压平衡盾构出渣温度监测技术的不足,自主设计研发一套土压平衡盾构出渣温度实时监测系统,其由土舱壁、螺旋机筒壁、出渣口和皮带机4处安装的温度传感器实时监测出渣温度,并将监测数据传输到盾构PLC界面实时显示和记录。该系统首次应用于深圳地铁6号线支线某工程。应用结果表明:1)该系统能实时监测刀盘前方渣土的温度变化情况,稳定性良好,且可在PLC操作界面实时查看历史数据,自动化程度高。2)同一时刻不同位置监测点温度存在0.5~1.0℃的差异,且地层的变化会导致出渣温度发生变化。3)在黏土地层和强风化岩层中,当出渣温度45℃时,属于异常范围。施工时应结合转矩、推力、掘进速度的变化,综合判断刀盘刀具是否结泥饼。

摘要：螺旋输送机是土压平衡盾构隧道掘进机的重要组成部分,具有排土、保压调压、稳定开挖面和控制地表沉降和隆起的功能。盾构模型螺旋输送机是研究渣土力学特性一种重要途径,模型机结构虽简单,但是设计较为复杂。通过几何结构分析,推导出了螺旋叶片的设计方法;结合螺旋输送机驱动扭矩计算公式,得到了减速电机的选型依据;由螺旋输送机体积输送率公式,设计了试验用渣土箱尺寸。基于盾构模型螺旋输送机设计理论,加工了室内试验样机。改性渣土的力学特性试验,验证了设计方法的正确性和有效性,为模型螺旋输送机的优化设计提供理论依据。

摘要：刀盘扭矩是设计刀盘驱动的关键参数,是设计经济型盾构、决定盾构是否高效率掘进必不可少的参数之一。以土压平衡盾构为背景,在充分理解刀盘与土体相互作用的基础上,分析影响刀盘扭矩的7个因素,并基于现场测试和理论分析分别推导出各因素的计算模型。同时,以土耳其伊兹密尔地铁和伦敦机场隧道为例,通过与实际测得的刀盘扭矩对比分析,验证理论模型的准确性,所构建的计算模型可适用于黏性土和非黏性土地层中。对各影响因素进行量化分析,分析表明刀盘各面与地层的摩擦阻力扭矩约占总扭矩的80%,其中刀盘与土体的摩擦角、刀盘直径、土体的黏着力以及土仓内的土压支撑强度都是影响刀盘扭矩大小的重要参数。

摘要：针对砂卵石地层中卵石含量高、粒径大、强度高等特点导致土压平衡盾构掘进施工故障多、渣土改良难度大问题,首先,将砂卵石粒径分为≤2 mm细粒和>2 mm卵砾石粗粒2部分,建立砂卵石渣土中细粒填充并包裹粗料形成的孔隙的二相体物理模型,推导细粒填充包裹粗粒孔隙的临界细粒质量分数;其次,根据该细粒临界质量分数和室内砂卵石渣土改良试验,将砂卵石渣土分为改良容易型、改良较困难型、改良困难型3类,并分别建议相应的渣土改良措施:稳定性泡沫剂单掺方式、膨润土泥浆+泡沫剂复合掺入方式、泡沫+膨润土泥浆+聚合物复合掺入方式;最后,结合成都地铁17号线某区间盾构掘进渣土改良指导前、后渣土状态和掘进参数对比,初步验证建立的砂卵石渣土改良难易分类机制的合理性。

摘要：针对成都轨道交通17号线一期工程土压平衡盾构法施工在砂卵石地层中遇到的难题,如螺旋输送机喷涌导致开挖面压力失控、卵石堆积于压力舱底部滞排等,采用膨润土和泡沫剂等对现场砂卵石进行室内渣土改良试验。结果表明:1)改良剂的优化配比膨润土掺入质量比为5%,泡沫掺入体积比为10%~30%,即可使渣土的坍落度、和易性、抗渗性均保持良好,达到塑性流动状态。2)以渣土的坍落度在150~200 mm且无离析为改良的前提条件,以最小膨润土使用量为优化目的,建立砂卵石渣土坍落度与改良剂膨润土和水掺入量之间的三维曲面图,根据离析与非离析区域边界确定膨润土泥浆最经济的膨水比为1∶6。将试验结果应用于该工程的砂卵石地层土压盾构工程实践,掘进效率以及盾构工作的安全性得到显著提高。

摘要：对中铁27号盾构进行了充分的旧盾构评估、适应性扩径改造、再制造设计参数复核、恢复性再制造工作,并将扩径再制造盾构实际投入施工使用,展现出故障率低施工进度快,性能接近于新机效果。阐述了老旧盾构在扩径再制造过程中的关键技术和详细技术方案,解决了企业固定资产闲置、资产浪费问题;响应了国家循环经济、绿色发展政策;为类似盾构改造、扩径和再制造提供了一个思路和方法。

摘要：系统分析了土压平衡盾构刀盘扭矩的影响因素,推导了较为严密的刀盘扭矩计算公式,对计算参数取值给出了建议。计算了国内外多个土压平衡盾构工程刀盘扭矩,计算结果与现场数据进行对照分析验证了刀盘扭矩计算公式的正确性。以计算公式为基础,建立了刀盘扭矩与总推力、土舱压力、刀盘转速及推进速度的关系。采用多元统计分析方法,验证了上述关系的正确性。研究成果可以用于盾构刀盘装备扭矩设计和施工参数预测。

摘要：盾构刀盘开口率是指刀盘开口部分的面积与刀盘总面积的比值,是盾构选型时需要考虑的重要指标,但这一指标无法反映刀盘开口位置是否合理。为了更好地反映刀盘开口状况,提出了刀盘环向开口率的概念。运用环向开口率特征曲线对北京地铁9号线军事博物馆站—东钓鱼台站区间土压平衡盾构刀盘环向磨损事件进行了分析,阐明了刀盘发生环向磨损的主要原因是刀盘上某一区域环向开口率过小,部分渣土淤积在此区域,另外渣土从开口率小的区域向开口率大的区域流动也造成了刀盘的环向磨损。刀盘环向开口率特征曲线是判断刀盘开口位置合理性的重要依据,开口位置合理的刀盘,除刀盘中心区域外其环向开口率特征曲线应该是平缓的,以保证刀盘上每一个区域都有合理的开口区域,确保渣土顺畅进入土舱,土压平衡盾构刀盘设计时应充分考虑环向开口率这一指标。

摘要：盾构是土质隧道(洞)全断面开挖的高效、环保、安全、优质的地下工程施工机械,在国内城市地铁建设中已被广泛应用。盾构的始发掘进是盾构施工的关键技术之一,通过对盾构正常掘进和始发掘进的分析,引用土力学的基本原理,建立土压平衡盾构在这两种掘进模式下的力学模型,给出了土压平衡盾构在这两种掘进模式下的阻滞力矩计算公式,并对盾构正常掘进模式下阻滞力矩的构成和作用进行了分析。研究结果表明,正常掘进模式下,洞壁产生的阻滞力矩足以克服盾构刀盘刀具切削土体产生的反扭矩;而盾构在始发掘进时,必须在其托垫与其盾壳间采取防扭转措施。以在施工的某土压平衡盾构隧道工程为例,对所建立的公式进行了应用研究,取得了良好效果,可为土压平衡盾构的设计和应用提供参考。