摘要：泥水盾构支护压力的上、下限值是确定合理支护压力的关键依据。文章通过对泥水盾构施工过程中的掘削面稳定机制进行分析后发现,在浅覆土砂层地段中,地层产生击穿破坏必须具备三个条件:(1)泥浆失水严重或者直接向地层中渗透,引起地层中超净孔隙水压的急剧升高;(2)较高的支护压力使得泥水具有良好的定向性,并与地层中的静止水压之间形成足够大的压力差;(3)覆土地层具有足够小的渗透系数,不至于使泥水直接从地层中渗流扩散,能在土颗粒的接触部位形成极高的水压力梯度。其实质就是由于高压泥浆直接向地层中入渗,引起覆土地层中超净孔隙水压升高,在地层中形成较大的水头差从而产生渗透破坏。据此提出了一种物理意义明确、操作简单的最大支护压力实用计算方法,该方法所需参数较少并能方便、快捷地根据常规土工试验获得。结合某过江隧道的工程实践,对最大支护压力进行了计算并与实际工程进行了对比,验证了这一计算方法的合理性与有效性。

摘要：文章以南昌市轨道交通1号线泥水盾构工程为背景,针对泥质粉砂岩地质条件下盾构施工过程中出现的掘进参数异常(平均掘进速度为6~10 mm/min,刀盘最大扭矩达到3 200 kN·m)、刀盘结泥饼、碴土结泥团等不良现象,从刀盘开口率设计、刀具布置及刀高设置优化等方面进行了刀盘刀具配置针对性设计,以降低出现结泥饼现象的可能性;同时,在分析泥水盾构冲刷系统工作原理的基础上,结合地质特点,对原冲刷系统进行了改造与优化分析。工程应用结果表明,改进后盾构掘进速度能够达到20 mm/min,总扭矩能被控制在2 000 kN·m以内,满足了工程施工需求。

摘要：为解决泥水盾构在全断面卵石地层掘进时环流系统的堵塞滞排问题,结合洛阳地铁2号线博物馆站—九都西路站盾构区间泥水盾构全断面卵石地层中施工穿越洛河工程,提出一种并联式采石箱设计方案。先后进行普通并联式采石箱、串联采石箱、新型格栅滚筒式采石箱及直通管道自落式旁通采石方案等应用研究,并开展工业性试验,逐步总结方案并优化完善。结果表明:(1)直通管道自落式旁通采石方案,可以较好地解决泥水盾构在卵石含量高、卵石粒径大的地层中掘进时的管路滞排问题,大大提高掘进效率;(2)新型格栅滚筒式采石箱若能解决滚筒卡顿的问题,也能较好地处理类似工况;(3)对于新制造盾构,建议采用优化的新型格栅滚筒式采石箱方案,理论上该方案应更加高效。

摘要：为提高泥水盾构泥浆成膜质量,维持开挖面稳定性,在泥浆参数设计时,往往需要准确预测膨润土泥浆的流体动力学特征。针对目前泥水盾构泥浆流动模型求解过程中数值发散及计算参数严重依赖经验取值的问题,开展不同膨润土含量下泥浆流变室内试验;基于试验结果,将Bingham-Papanastasiou(BP)修正流变模型嵌入到计算流体动力学(CFD)框架下,开发一种用于泥浆流动模拟的优化数值方法,并通过开展平板间Bingham流体的泊肃叶流动数值模拟,验证该数值方法的有效性和准确性;之后建立泥浆三维管道流数值模型,探究不同流变参数影响下泥浆的管流特征。结果表明:随着膨润土含量的增加,泥浆的屈服应力与稠度系数等流变参数值呈现上升趋势;而流变参数的提高均会使泥浆在地层渗透时产生更多的能量损耗,随着稠度系数k从0.1 Pa·s增大到0.75 Pa·s,压降提高6.21 kPa,此时可以更好地维持泥浆压力的有效转化,提高泥浆成膜质量。

摘要：为了解决泥水盾构在大粒径卵砾石地层中掘进时,泥浆循环管路出现异常磨损和剧烈振动的问题,以兰州地铁某标段泥水盾构施工为工程背景,对泥浆管路磨损和振动原因进行了分析,并通过对排浆管采用偏心加厚设计、结合面整体铸造、冲刷面增加耐磨环、内壁浇筑高铬钼抗磨合金钢内衬以及管道连接处增加减震喉等方式对泥浆管路进行了改进,有效提高了泥浆管路的耐磨性能,降低了振动。

摘要：本文以粉质黏土地层超大直径泥水盾构隧道为工程背景,分析了地表变形特征随盾构掘进参数的变化规律。并针对粉质黏土地层隧道施工监测数据进行分析,提出了超大直径泥水盾构下穿建构筑物的施工关键控制参数。研究结果表明:不同施工参数对地表变形的影响存在显著差异,注浆量相对最大,刀盘扭矩和贯入度相对次之,刀盘推力、泥水压力、注浆压力和掘进速度相对最小。注浆量对地表变形的影响随隧道埋深的变化而变化,当隧道埋深小于一倍洞径时,注浆量对地表变形影响相对较大;当隧道埋深大于一倍洞径时,注浆量对地表变形影响相对较小。刀盘推力与泥水压力、注浆压力以及水土压力之间存在较好的相关关系。当泥水压力比水土压力约大0.1 MPa,注浆压力比水土压力约大0.3 MPa时,盾构下穿建构筑物造成的地表变形相对较小,盾构地质适应性得以显著优化。相关研究成果可为后续粉质黏土地层超大直径盾构隧道地表变形分析和施工参数优化等提供理论依据和技术支撑。

摘要：泥水盾构带压开舱时,闭气性良好的泥膜是保证开挖面稳定的关键。目前泥浆性质对泥膜闭气性的影响尚不清楚,进行现场泥浆调试成为工程界关注的难题。文章在自制的室内泥膜气密性测试系统中,通过改变CMC的添加量配制不同性质的泥浆,并开展泥浆成膜试验及泥膜闭气试验。试验结果表明,在不同气压作用下,泥膜存在不同的闭气时间,超过闭气时间后,泥膜即会出现被气体击透而漏气的现象;随着泥浆粘度的增大,泥膜的闭气时间呈现先增大后减小的趋势,这是由于泥浆粘度过大导致泥浆难以渗入地层,形成的泥膜变薄且容易被气体击穿。南京纬三路过江通道泥水盾构在江底的圆砾卵石地层中带压开舱时,泥浆密度宜控制为1.15~1.20 g/cm^3,CMC的添加量为0.03%~0.1%,漏斗粘度为40~50 s。

摘要：泥浆循环系统管路磨损会导致盾构非正常停机,进而影响施工进度并带来安全风险,是泥水盾构施工过程中必须重视的一个问题。结合南京地铁10号线盾构隧道工程实例,针对不同材质、流速、泥浆密度及泥浆中固体颗粒大小等因素对泥浆输送管道的磨损影响进行了研究,通过与实际检测数据对比分析,针对性地提出了减小管路磨损的技术措施,为泥浆循环系统合理化设计、提高施工效率和保证施工安全提供了参考和借鉴。

摘要：南京纬三路过江通道工程始发段具有覆盖土层薄、左右线间距小、始发进洞坡度大、曲线始发、始发井空间小等特点。通过相关工程经验比选,采用水泥搅拌桩加固和冻结加固,由于始发段不能在始发架上转弯,因而采用割线始发技术;始发进洞时,洞门密封钢环的密封方式与安装精度决定了始发阶段的密封效果,本文介绍了一种新型的洞门密封方式;由于始发井设计长度方向空间不够,将钢负环设计为常规管片的分块方式,采用管片拼装机进行拼装;针对南京纬三路工程地质情况,系统地介绍了始发泥水建压技术。采用以上关键技术,纬三路过江通道工程始发阶段盾构实际掘进姿态与设计姿态保持在规范允许范围内,始发架牢固可靠,钢负环拼装定位精确,密封钢环密封效果良好。

摘要：为响应国家对于“双碳”战略目标的实施,将低碳理念深植到工程建设过程中,针对大直径泥水盾构在全断面黏土、粉质黏土层等细颗粒地层施工存在的泥浆比重和黏土上升快、刀盘结泥饼、排渣不畅、掘进效率低等重难点问题及风险,以京沈高铁望京隧道为依托工程,对泥水盾构的刀盘刀具、冲刷系统、主驱动、管片拼装机、泥水环流系统等重要部位进行针对性设计,以提高设备的地质适应性,并在刀盘形式、刀具配置、掘进参数、施工管理等方面采取针对性施工方案。采取以上措施,实现了降低能耗、绿色环保、减少刀具损坏、防止刀盘结泥饼、提高施工效率、确保施工安全的实施效果,实现了大直径泥水盾构在繁华城区细颗粒地层施工过程的低碳、环保、高效、绿色施工理念。