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超大直径土压平衡盾构施工对环境影响的现场监测研究 被引量：31
1
作者 侯永茂 郑宜枫 +2 位作者 杨国祥 葛修润 邱裕华 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期235-242,共8页
软土地层中盾构法隧道施工对周围环境影响的控制是施工中最为关心问题。依托上海迎宾三路14.27 m土压平衡盾构隧道工程,通过在试验段布设监测断面、调整施工参数,研究超大直径土压平衡盾构施工诱发的地表沉降分布和发展规律。通过分析发... 软土地层中盾构法隧道施工对周围环境影响的控制是施工中最为关心问题。依托上海迎宾三路14.27 m土压平衡盾构隧道工程,通过在试验段布设监测断面、调整施工参数,研究超大直径土压平衡盾构施工诱发的地表沉降分布和发展规律。通过分析发现,超大直径土压平衡盾构施工中土舱压力和同步注浆参数的设定决定了地表沉降的发展规律,其中同步注浆的参数设定对于控制地表沉降起关键作用。同步注浆填充效果不佳会导致盾尾上方较大范围内地表沉降发展明显,距离盾尾越近,沉降速率越大,而填充效果较好时,地表沉降可以得到有效控制,Peck公式比较适于盾尾间隙填充效果不佳的情况。另外,监测数据揭示,盾构停推过程中超孔隙水压力逐渐消散,地表沉降持续发展,距离盾尾越近的位置地表沉降发展速率越大。 展开更多
关键词 超大直径土压平衡盾构 地表沉降 施工参数 盾构停推
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超大直径土压平衡盾构土舱压力和开挖面水土压力分布特性研究 被引量：14
2
作者 侯永茂 杨国祥 +2 位作者 葛修润 郑宜枫 顾沉颖 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期2713-2718,共6页
土压平衡盾构土舱压力的设定对于控制盾构掘进对周围环境影响意义重大。结合某超大直径隧道工程,在土舱隔板和盾构掘进断面上埋设水、土压力计,对土压平衡盾构土舱内和开挖面上的水、土压力的分布和变化情况进行研究。监测结果揭示了土... 土压平衡盾构土舱压力的设定对于控制盾构掘进对周围环境影响意义重大。结合某超大直径隧道工程,在土舱隔板和盾构掘进断面上埋设水、土压力计,对土压平衡盾构土舱内和开挖面上的水、土压力的分布和变化情况进行研究。监测结果揭示了土压平衡盾构掘进过程中土舱压力和开挖面水、土压力分布和发展特性。结合盾构施工参数进行研究,发现土舱压力增量可以通过螺旋机转速、盾构掘进速度等施工参数计算得到。开挖面上水、土压力无法完全传递至土舱隔板,土舱压力增量约为开挖面总应力增量的76.3%。研究成果为超大直径土压平衡盾构的土舱压力设定提供了有价值的参考。 展开更多
关键词 土压平衡盾构 开挖面水、土压力 土舱压力
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土压平衡盾构非满舱气压辅助施工螺旋输送机闭气能力分析
3
作者 钟小春 余明学 +3 位作者 竺维彬 米晋生 钟长平 黄威然 《同济大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期557-564,共8页
针对压缩空气沿着螺旋输送机出口方向逃逸导致难以在压力舱内建立起稳定气压的问题,基于Geostudio Air/w软件建立压缩空气在压力舱-螺旋输送机中的气-水-固耦合计算模型,分析不同空气压力、渣土性质及盾构压力舱空舱高度下压缩空气对螺... 针对压缩空气沿着螺旋输送机出口方向逃逸导致难以在压力舱内建立起稳定气压的问题,基于Geostudio Air/w软件建立压缩空气在压力舱-螺旋输送机中的气-水-固耦合计算模型,分析不同空气压力、渣土性质及盾构压力舱空舱高度下压缩空气对螺旋输送机出口处渗气率的影响。结果表明,渣土渗水系数和舱内压缩空气压力是影响压力舱内压缩空气逃逸的2个主要原因,渣土改良可以降低渣土渗水系数,从而提高空气压力。当渣土渗水系数从6×10^(-6)m·s^(-1)逐渐降低至6×10^(-8)m·s^(-1)时,压力舱保压能力从130 kPa线性增长至240 kPa;当渣土渗水系数进一步降低且小于4×10^(-8)m·s^(-1)时,压力舱保压能力可以达到300 kPa。螺旋输送机的内部构造可有效降低压缩空气的逃逸,未考虑螺旋输送机结构内部特征时的渗气率是考虑时渗气率的7倍以上。 展开更多
关键词 土压平衡盾构 气体逃逸 击穿时间 渗气率 渗水系数
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气压辅助土压平衡盾构掘进地表变形规律研究
4
作者 张心悦 张晓平 +6 位作者 许丹 沈婕 张旗 唐少辉 王浩杰 李方毅 周智 《工程地质学报》 北大核心 2025年第1期292-301,共10页
软土地层中盾构掘进引起的地表变形易造成邻近建/构筑物变形开裂,构成安全隐患并产生不利的社会影响。广州市地铁18号线陇枕出入场线是位于软土地层的浅埋隧道,为有效控制盾构掘进引起的地表变形,先后采用全土压平衡模式和气压辅助土压... 软土地层中盾构掘进引起的地表变形易造成邻近建/构筑物变形开裂,构成安全隐患并产生不利的社会影响。广州市地铁18号线陇枕出入场线是位于软土地层的浅埋隧道,为有效控制盾构掘进引起的地表变形,先后采用全土压平衡模式和气压辅助土压平衡模式进行掘进。对比两种掘进模式下的实测地表变形数据,发现当地层气密性良好时,采用气压辅助土压平衡模式能更好地控制地表变形。分析两种掘进模式下的地表变形规律以及影响因素,结果表明:两种掘进模式下,地表变形发展均可分为5个阶段,且地表变形主要发生在第Ⅲ阶段和第Ⅳ阶段;全土压平衡模式第Ⅲ阶段地表变形以沉降为主,采取中盾注浆措施或气压辅助土压平衡模式均会导致此阶段地表隆起,第Ⅲ阶段地表变形量与气压值的线性相关性更高;气压辅助土压平衡模式第Ⅳ阶段地表变形量与盾尾注浆压力、盾尾注浆量、气压值的线性相关性依次增加,皮尔逊相关系数分别为0.53、0.62、0.84,通过调节气压值可有效控制地表变形量。研究结果可为类似条件下气压辅助土压平衡盾构工程的地表变形控制提供一定理论依据和技术支撑。 展开更多
关键词 盾构隧道 气压辅助土压平衡模式 全土压平衡模式 地表变形 气压值
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黏土地层土压平衡盾构渣土改良试验研究
5
作者 李猛 赵文 +1 位作者 王鑫 刘晓迪 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期106-114,共9页
在黏土地层中掘进时,盾构会遇到刀盘“结泥饼”、土仓积土、排土不畅等问题.为此,依托沈阳地铁六号线文储路站—观音路站区间盾构项目,基于泡沫发泡倍率及半衰期试验、分散剂沉降试验、旋转剪切试验、流动度试验、搅拌试验进行渣土改良... 在黏土地层中掘进时,盾构会遇到刀盘“结泥饼”、土仓积土、排土不畅等问题.为此,依托沈阳地铁六号线文储路站—观音路站区间盾构项目,基于泡沫发泡倍率及半衰期试验、分散剂沉降试验、旋转剪切试验、流动度试验、搅拌试验进行渣土改良,并使用扫描电镜、Zeta电位及双电层理论对分散剂改良黏土的机理进行了分析.研究表明:当泡沫剂体积分数为4%、六偏磷酸钠质量分数为2%时,改良剂性能较好;在含水率为30%的土体中,分散剂注入比为10%、泡沫注入比为30%~60%时,改良效果较好;扫描电镜及Zeta电位试验显示,质量分数为2%的六偏磷酸钠溶液能增加黏土双电层厚度,起分散黏土的作用. 展开更多
关键词 土压平衡盾构 渣土改良 双电层理论 黏土地层 评价指标
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富水砂层土压平衡式盾构螺旋输送机喷涌风险评价方法研究
6
作者 曹铁军 曹阳 +4 位作者 孟世强 蒋沛峰 朱儒 朱君 曹占林 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第6期131-136,共6页
[目的]盾构在富水砂层中施工时,因地下水丰富、土体渗透性大,螺旋输送机极易发生喷涌,若控制措施不当,可能引发施工安全事故。因此,需对土压平衡式盾构在富水砂层中施工时螺旋输送机喷涌风险评价方法进行研究。[方法]建立了土仓-螺旋输... [目的]盾构在富水砂层中施工时,因地下水丰富、土体渗透性大,螺旋输送机极易发生喷涌,若控制措施不当,可能引发施工安全事故。因此,需对土压平衡式盾构在富水砂层中施工时螺旋输送机喷涌风险评价方法进行研究。[方法]建立了土仓-螺旋输送机压力梯度模型,将土压平衡式盾构的水流通道简化为二维平面问题;依据达西定律,认为土仓内的流体通过孔隙介质进行二维达西流动,而螺旋输送机内的流体则进行一维达西流动;结合边界条件,采用有限差分-解析解联合方法计算了土仓中一定水压条件下螺旋输送机出口处的水头-流量曲线,提出了螺旋输送机喷涌风险划分方法。根据螺旋输送机出口水流高度和涌水量,定义了4个临界状态和5个风险区域,分别为一级风险区、二级风险区、三级风险区、四级风险区和安全区,建立了螺旋输送机喷涌风险划分标准和喷涌风险分区分级方法。以南京地铁9号线穿越长江漫滩地区绿博园站—滨江公园站盾构区间为例,对该区间进行了螺旋输送机喷涌风险等级划分,形成了喷涌风险单元链。[结果及结论]该盾构区间存在6条螺旋输送机喷涌风险等级的施工单元链,包含3个风险等级,其中一级风险等级区段长约408 m,二级风险等级区段长约463 m,无喷涌风险等级区段长约241 m,占比分别为36.69%、41.64%和21.67%。在该区间施工时,螺旋输送机喷涌风险高,施工距离长,需要针对不同风险等级采用不同防喷涌措施,从而保证盾构施工安全高效。 展开更多
关键词 地铁 富水砂层 土压平衡式盾构 螺旋输送机 喷涌风险评价方法
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浅埋隧道土压平衡盾构主机设计与掘进姿态论证分析
7
作者 阳斌 王远志 +3 位作者 徐德帆 付玉龙 龚廷民 张朝军 《中国工程机械学报》 北大核心 2025年第2期292-297,共6页
盾构法施工中,盾构主机掘进姿态是影响掘进质量的重要参数,其直接影响着掘进轨迹及隧道成型质量。盾构机主机在主机自重、上覆土压力、掌子面压力作用下经常会发生下沉和栽头的现象,对于掘进质量和掘进效率影响巨大。本文以某款浅埋隧... 盾构法施工中,盾构主机掘进姿态是影响掘进质量的重要参数,其直接影响着掘进轨迹及隧道成型质量。盾构机主机在主机自重、上覆土压力、掌子面压力作用下经常会发生下沉和栽头的现象,对于掘进质量和掘进效率影响巨大。本文以某款浅埋隧道土压平衡盾构机为例,首先通过对盾构主机施工时上浮和下沉机理的研究,从理论层面确定了主机设计时,其重量与地层土压力及地基承载力之间的关系;然后进一步分析了主机质量分布不均匀对其重心的影响规律;最后通过综合研究土压模式下主机受力与推进油缸推进力之间的关系,确定了盾构主机掘进姿态可控的必要条件。本文研究结果对于提高中国盾构机的设计制造以及盾构法施工水平具有重要现实意义。 展开更多
关键词 土压平衡盾构机 主机设计 倾覆力矩 推进油缸 姿态控制
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考虑推进过程的土压平衡盾构渗流场解析解及喷涌判别
8
作者 余俊 郑靖凡 +2 位作者 张志中 李东凯 和振 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2101-2110,共10页
考虑推进过程中盾构正面附加推力产生的超孔隙水压力,用解析的方法分析了盾构喷涌问题。将土舱渗流场划分成两个区域,利用叠加原理和分离变量法得到土舱水头显式级数解,将螺旋输送机内流场视为一维渗流,通过土舱与螺旋输送机交界面的连... 考虑推进过程中盾构正面附加推力产生的超孔隙水压力,用解析的方法分析了盾构喷涌问题。将土舱渗流场划分成两个区域,利用叠加原理和分离变量法得到土舱水头显式级数解,将螺旋输送机内流场视为一维渗流,通过土舱与螺旋输送机交界面的连续条件确定盾构渗流场解析解。通过数值模拟结果验证了解的正确性,并进行了参数分析。参数分析表明:正常掘进状态下的盾构推力波动频率与渣土固结系数比值近似为0.1~10 m^(-2),可对应于渗透系数10^(-3)~10^(-5)cm/s,当比值大于20 m^(-2),可以忽略超孔隙水压力的影响,比值小于0.01 m^(-2)时,水压力分布近似稳态渗流状态,但比值在1 m^(-2)附近时,超孔隙水压力将存在显著的影响。结合已有的喷涌研究,给出了典型盾构在不同推力波动频率与土体固结系数比值下的临界渗透系数。通过对盾构喷涌实例进行对比,证明了解析解的喷涌判别是有效的。 展开更多
关键词 土压平衡盾构 喷涌 临界渗透系数 波动水压力 水流量 波动推力
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土压平衡盾构施工引起地面变形研究的评述 被引量：2
9
作者 姚元 陈梦成 +3 位作者 何彬彬 许开成 侯宇 冯玉林 《城市轨道交通研究》 北大核心 2024年第1期73-79,共7页
[目的]土压平衡盾构施工过程中会不可避免地产生土体扰动,引起地层变形,进而对周围建筑环境产生不利影响,开展土压平衡盾构施工引起地层变形的研究具有重要意义。[方法]通过整合各类相关文献,以施工各环节的联系为中心进行研究。阐明了... [目的]土压平衡盾构施工过程中会不可避免地产生土体扰动,引起地层变形,进而对周围建筑环境产生不利影响,开展土压平衡盾构施工引起地层变形的研究具有重要意义。[方法]通过整合各类相关文献,以施工各环节的联系为中心进行研究。阐明了土压平衡盾构施工工作机理,从隧道几何因素、土层地质条件和盾构掘进参数三方面研究地面变形诱因。论述了土压平衡盾构施工引起地面变形的预测方法,并分析了各方法的适用性与优缺点。以变形诱因和变形预测为基础,列举了土压平衡盾构施工致地面变形的控制措施。指出了土压平衡盾构施工研究中存在的不足,并对土压平衡盾构施工未来发展方向进行了展望。[结果及结论]土压平衡盾构施工引起地面变形的诱因为隧道几何因素、土层地质条件和盾构掘进参数。土压平衡盾构施工引起地面变形的预测方法有经验公式法、理论解析法、有限单元与有限差分的数值模拟法,模型试验法、人工智能法。基于对地面变形的监测,不断调整施工中的盾构参数,是目前控制土压平衡盾构地面变形的有效方法。 展开更多
关键词 土压平衡盾构施工 地面变形 研究进展
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大直径土压平衡盾构掘进参数对比试验研究 被引量：18
10
作者 孟德鑫 谭忠盛 李涛 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第S1期435-439,共5页
本文以深圳地铁11号线南山站~前海湾站区间、车公庙~红树湾区间的盾构施工为工程背景,简要介绍由中铁装备公司生产的国内首创7m大直径土压盾构的设计技术参数,并针对两个区间的盾构掘进中遇到的砾质黏性土、全风化花岗石两种地层,对比... 本文以深圳地铁11号线南山站~前海湾站区间、车公庙~红树湾区间的盾构施工为工程背景,简要介绍由中铁装备公司生产的国内首创7m大直径土压盾构的设计技术参数,并针对两个区间的盾构掘进中遇到的砾质黏性土、全风化花岗石两种地层,对比分析在相同地层下,不同掘进参数的实际应用效果。在砾质黏性土地层中,推进压力较大,刀盘转速波动较大,盾构刀盘的扭矩会显著增大,螺机转速要及时调整,保持土仓压力基本稳定。在全风化花岗石地层中,盾构推进压力基本相同,刀盘转速较大,刀盘扭矩也较大,注浆压力、螺机转速基本相同,车红区间的土仓压力控制的较好。车红区间的地表沉降基本控制在40mm,车红区间的掘进效率在砾质黏性土地层中与南前区间相差不多,在全风化花岗石地层中要高很多,掘进和管片拼装时间的合理分配,有效提高了掘进效率。 展开更多
关键词 土压平衡盾构 地铁隧道 砾质黏性土 全风化花岗石 掘进参数 掘进效率
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大直径土压平衡盾构及其车站PBA法扩挖技术 被引量：7
11
作者 乐贵平 黄齐武 李宏安 《隧道建设》 北大核心 2016年第2期212-220,共9页
为克服城市复杂环境下地铁车站和常规双线隧道布局受限难题,建立采用大直径盾构建造地铁单洞双线区间,并在盾构隧道基础上小规模扩挖形成车站的建设新思路。以北京地铁14号线东风北桥站(不含)—将台站—高家园站—望京南站(不含)为背景... 为克服城市复杂环境下地铁车站和常规双线隧道布局受限难题,建立采用大直径盾构建造地铁单洞双线区间,并在盾构隧道基础上小规模扩挖形成车站的建设新思路。以北京地铁14号线东风北桥站(不含)—将台站—高家园站—望京南站(不含)为背景,介绍利用外径为10.22 m的大直径盾构进行区间隧道施工以及在区间隧道成型基础上采用洞桩法(Pile-Beam-Arch,PBA)扩挖地铁车站的施工工艺和技术,重点介绍区间与车站施工衔接工序(穿越风道)和管片拆除等关键技术。工程实施结果表明:大直径盾构施工及其暗挖车站扩挖技术是一种工艺新颖、技术先进、安全可靠的集成建造技术,且对周边环境影响受控,是值得进一步推广应用的施工工法。 展开更多
关键词 大直径土压平衡盾构 地铁暗挖车站 PBA法 扩挖
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大直径土压平衡盾构施工诱发地层变形规律研究 被引量：4
12
作者 江华 江玉生 +1 位作者 张晋勋 武福美 《都市快轨交通》 北大核心 2015年第2期94-97,共4页
以北京地铁14号线高家园站-京顺站区间大直径盾构隧道工程为背景,基于北京轨道交通工程施工安全风险监控系统开展地层变形监测试验,研究在大直径土压平衡盾构施工诱发的地层横向和纵向变形规律。研究结果表明:大直径盾构施工诱发地层变... 以北京地铁14号线高家园站-京顺站区间大直径盾构隧道工程为背景,基于北京轨道交通工程施工安全风险监控系统开展地层变形监测试验,研究在大直径土压平衡盾构施工诱发的地层横向和纵向变形规律。研究结果表明:大直径盾构施工诱发地层变形规律总体符合Peck沉降曲线,但由于地层差异和施工控制等原因,沉降槽两侧并不完全对称,横向影响范围约为隧道两侧20 m,纵向影响范围约为盾体前后60 m,变形值在0^-25 mm之间;盾构通过和盾尾脱离管片时地层变形较大,两者之和通常大于总沉降的60%;同步注浆控制地层变形效果显著,但有一定时间的延滞,必须根据风险要求控制好浆液的凝结时间。 展开更多
关键词 北京地铁 大直径 土压平衡盾构 纵向变形 横向变形
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大直径土压平衡盾构引起的地表变形规律研究 被引量：27
13
作者 郭玉海 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期128-137,共10页
受地下空间和道路路由的限制,北京地铁14号线东风北桥站至京顺站区段采用单洞双线的布置方案,隧道建设采用10m直径土压平衡盾构。为系统掌握城市大直径盾构施工引起的地表变形,在隧道沿线布设测点进行了地表变形监测。通过对监测数据和... 受地下空间和道路路由的限制,北京地铁14号线东风北桥站至京顺站区段采用单洞双线的布置方案,隧道建设采用10m直径土压平衡盾构。为系统掌握城市大直径盾构施工引起的地表变形,在隧道沿线布设测点进行了地表变形监测。通过对监测数据和盾构掘进参数的统计、回归和拟合分析,获得了地表沉降最大值、沉降槽宽度系数和地层损失率等关键特征参数,掌握了地表变形的总体特征。结合具体监测断面,深入分析了隧道埋深、上部土层条件(黏土或砂性土)、同步注浆量、土仓压力等对地表沉降变形的影响。研究成果对于城市大直径土压平衡盾构工程有较好参考价值。 展开更多
关键词 10m直径土压平衡盾构 地铁隧道 地表沉降 沉降槽宽度 地层损失
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超大直径浅埋盾构隧道土压力实测分析及其计算方法适用性评价 被引量：12
14
作者 章定文 刘志祥 +1 位作者 沈国根 鄂俊宇 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第A01期91-98,共8页
以扬州瘦西湖隧道为工程依托,对超大直径盾构隧道管片荷载、结构内力等进行长期现场监测,分析超大直径浅埋盾构隧道土压力、管片钢筋应变的变化规律。采用上覆土柱法、太沙基松弛土压力法计算管片土压力理论计算值,并与现场实测结果对比... 以扬州瘦西湖隧道为工程依托,对超大直径盾构隧道管片荷载、结构内力等进行长期现场监测,分析超大直径浅埋盾构隧道土压力、管片钢筋应变的变化规律。采用上覆土柱法、太沙基松弛土压力法计算管片土压力理论计算值,并与现场实测结果对比,分析不同土压力计算方法在不同埋深条件下的适用范围。结果表明,盾构纠偏对隧道管片荷载大小、分布形式影响较大,且其影响一致持续至稳定期;盾构隧道施工结束后,作用在盾构管片上的土压力逐渐减小并趋于稳定;管片钢筋应变同土压力变化趋势基本一致,但进入稳定期时间略滞后于土压力,土压力进入稳定期后实测土压力值约为理论计算值的48%~60%;松弛土压力法计算的土压力值较上覆土柱法计算值和实测结果更为接近。研究成果可为盾构隧道管片设计荷载取值提供指导。 展开更多
关键词 超大直径浅埋盾构隧道 土压力 现场监测 理论计算方法
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超大直径泥水平衡盾构推拼同步技术工程实践
15
作者 朱叶艇 朱雁飞 +3 位作者 秦元 赵剑 王志华 龚卫 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第11期2271-2282,I0043-I0054,共24页
为有效解决传统推进与拼装步进式施工工艺应用于长距离盾构区间造成的施工周期过长问题,提出一种基于推力矢量主动控制技术的盾构推拼同步工法,给出在已有缺失推力自补偿计算方法基础上的优化方案,将该技术搭载于14 m级超大直径泥水平... 为有效解决传统推进与拼装步进式施工工艺应用于长距离盾构区间造成的施工周期过长问题,提出一种基于推力矢量主动控制技术的盾构推拼同步工法,给出在已有缺失推力自补偿计算方法基础上的优化方案,将该技术搭载于14 m级超大直径泥水平衡盾构,并成功应用于上海市域铁路机场联络线工程。对第1022环的推拼同步系统响应数据进行分析,得出以下结论:1)推进油缸压力执行精度为±5%,存在短时响应延迟的现象;2)总推力在油缸回缩和顶回瞬间分别出现骤降后快速回升和骤升后快速回落的情况,整体控制在设定目标值的±3%;3)盾构推进速度受总推力影响显著,与总推力协同变化;4)盾构受外周土体包裹,总推力矢量的微小变动对盾构姿态不产生明显影响。对单月推拼同步施工351环数据进行分析后发现,采用盾构推拼同步技术相较于传统作业方式施工工效可提升约27%。 展开更多
关键词 超大直径泥水平衡盾构 推拼同步 盾构姿态 施工效率
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基于压力传递特性的富水砂层土压平衡盾构渣土改良试验研究 被引量：1
16
作者 蒋亚龙 黄玉龙 +2 位作者 余金 黄展军 朱碧堂 《城市轨道交通研究》 北大核心 2024年第8期227-233,共7页
[目的]富水砂层由于渗透性强、含水率高等特点,在盾构掘进过程中易因渣土改良不善而导致螺旋输送机出现喷涌以及刀盘结泥饼等事故,从而影响盾构施工效率,因此需对富水砂层土压平衡盾构渣土改良试验进行研究。[方法]依托南昌地铁4号线七... [目的]富水砂层由于渗透性强、含水率高等特点,在盾构掘进过程中易因渣土改良不善而导致螺旋输送机出现喷涌以及刀盘结泥饼等事故,从而影响盾构施工效率,因此需对富水砂层土压平衡盾构渣土改良试验进行研究。[方法]依托南昌地铁4号线七里站—民园路西站区间典型富水砂层工况,开展室内渣土改良试验。采用自制盾构土舱模型装置对不同改良渣土进行土舱模型试验,基于渣土压力传递特性建立不同改良渣土的坍落度、渗透系数及土压传递系数K_(0)之间的相关关系,研究不同K_(0)下的渣土改良效果。[结果及结论]单独采用泡沫对渣土改良时,渣土的K_(0)与坍落度呈正相关,而与渣土的渗透系数呈负相关,而当渣土的坍落度超过200 mm时,K_(0)会逐步减小。为达到富水砂层土压平衡盾构中理想的渣土改良要求,改良剂配合比建议为:泡沫注入率为25%,或添加的膨润土泥浆注入率为10%。室内试验和土舱模型试验表明:K_(0)越大,渣土改良效果越好;实际工程中单独采用泡沫进行渣土改良后改良渣土的理想的K_(0)为0.60~0.65;而泡沫与膨润土泥浆相结合对渣土改良时,改良渣土理想的K_(0)约为0.85。 展开更多
关键词 富水砂层 土压平衡盾构 渣土改良试验 压力传递特性
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石灰岩地层下土压平衡盾构机推进速度预测与分析 被引量：1
17
作者 刘浩 崔建波 +1 位作者 杨侠 王清扬 《城市轨道交通研究》 北大核心 2024年第8期234-239,共6页
[目的]盾构机的推进速度不仅关系到隧道开挖的快慢,对于施工周期与施工成本的预测也具有重要意义,因此需对盾构机的推进速度进行预测和分析。[方法]以济南地铁3号线龙奥站—奥体中心西站区间全断面石灰岩地层为研究对象,收集盾构机掘进... [目的]盾构机的推进速度不仅关系到隧道开挖的快慢,对于施工周期与施工成本的预测也具有重要意义,因此需对盾构机的推进速度进行预测和分析。[方法]以济南地铁3号线龙奥站—奥体中心西站区间全断面石灰岩地层为研究对象,收集盾构机掘进数据,采用空推值、异常值剔除及数据去噪等多种方法对数据进行预处理。为了提高预测精度,将数据集划分为训练集和验证集,通过线性回归建立了基于刀盘扭矩、总推进力的推进速度预测模型,并分析了掘进载荷对推进速度的影响规律。[结果及结论]在石灰岩地层下,3组推进速度预测模型的线性回归预测精度均在0.70以上,说明根据刀盘扭矩和总推进力可以正确预测推进速度。土压平衡盾构机在掘进过程中,刀盘转速和推进速度波动均较小,随着刀盘转速增大,刀盘扭矩逐渐减小;刀盘扭矩对推进速度有积极的影响,刀盘扭矩越大,推进速度越大;在同一地层和掘进条件下,由于刀盘挤土作用,仅增加总推进力不利于推进速度的提高,此时需同时增加刀盘转速。 展开更多
关键词 城市轨道交通 土压平衡盾构机 推进速度 石灰岩地层
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超大直径土压盾构刀盘载荷工况分析与结构优化 被引量：3
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作者 邓立营 王小永 +2 位作者 徐飞 谢宝玲 吴昊 《机械设计》 CSCD 北大核心 2023年第5期70-77,共8页
刀盘作为盾构机中的关键部件之一,不仅能起到挖掘土体的作用,同时还具有稳定掌子面和搅拌渣土的功能,其性能的优劣直接决定着盾构能否正常施工。为了超大直径盾构刀盘能在大推力、大扭矩及复杂地质的掘进环境下具有足够的结构强度和刚性... 刀盘作为盾构机中的关键部件之一,不仅能起到挖掘土体的作用,同时还具有稳定掌子面和搅拌渣土的功能,其性能的优劣直接决定着盾构能否正常施工。为了超大直径盾构刀盘能在大推力、大扭矩及复杂地质的掘进环境下具有足够的结构强度和刚性,对刀盘的工作载荷工况和结构形式进行分析研究。以φ14.95 m的刀盘为例,通过ANSYS有限元软件分析刀盘副梁在相同载荷工况下竖板式结构和箱式结构的特性,并在箱式副梁刀盘本体与牛腿连接处加设加强肋后计算刀盘在均载工况、上软下硬工况及脱困工况下的变形和受力情况。研究表明:对于超大型土压盾构刀盘,箱式结构副梁的结构性能优于竖板式的,相同载荷下刀盘的最大应力值减小48.2%,总变形量减小26.4%;在牛腿与盘体焊接部位加设加强肋可以提高刀盘的整体结构强度和刚度,加设后刀盘最大应力减小6.4%,总变形量减小9.7%;刀盘在上软下硬工况下变形最大,脱困工况下局部应力最大。 展开更多
关键词 超大直径土压盾构 刀盘 载荷工况 有限元分析 结构优化
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基于深度学习的盾构机土舱压力场预测方法 被引量：3
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作者 张超 朱闽湘 +2 位作者 郎志雄 陈仁朋 程红战 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期307-315,共9页
土舱压力是盾构机受力状态和掌子面稳定等核心问题中的关键因素。土舱压力具有显著的空间变异性,其形成演化机制源于装备与岩土之间的复杂耦合作用,与地质特征、掘进参数等多源参数相关。然而,现有土舱压力预测方法一般未考虑空间分布... 土舱压力是盾构机受力状态和掌子面稳定等核心问题中的关键因素。土舱压力具有显著的空间变异性,其形成演化机制源于装备与岩土之间的复杂耦合作用,与地质特征、掘进参数等多源参数相关。然而,现有土舱压力预测方法一般未考虑空间分布特征或地质参数影响。针对该问题,提出了一种基于空间分布物理特征函数导引深度学习的盾构机土舱压力场预测方法。该方法构建物理特征函数用于解耦土舱压力空间分布特征,采用卷积神经网络和门控循环单元分别提取多源参数历史信息的空间特征和特征系数的时序特征,结合多源参数实时信息对特征系数进行预测,从而实现土舱压力场的预测。以长沙地铁四号线某区段为案例,利用该方法准确预测了土舱压力空间分布实测数据,准确率高达0.98,验证了所提方法的有效性。敏感性分析表明,不同地层中土舱压力空间分布特征系数的主要敏感参数基本一致,但其敏感度随地层地质条件的变化规律差异显著,可为复杂地层盾构机土舱压力精细化调控提供参考。 展开更多
关键词 土舱压力场 卷积神经网络 门控循环单元 物理特征函数 土压平衡盾构机 盾构隧道
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软土地层土压平衡盾构法施工的模型试验研究 被引量：57
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作者 徐前卫 朱合华 +2 位作者 廖少明 郑七振 周奎 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期1849-1857,共9页
我国沿海地区以及许多内陆城市的地下广泛分布着很深的软黏土沉积层,目前该区域的许多城市都已兴建或正在筹建地铁。为确保在这种软弱地层中能采取与之相适应的盾构工法、减少对周围环境的影响以及降低工程造价,以上海地铁M8线某区间隧... 我国沿海地区以及许多内陆城市的地下广泛分布着很深的软黏土沉积层,目前该区域的许多城市都已兴建或正在筹建地铁。为确保在这种软弱地层中能采取与之相适应的盾构工法、减少对周围环境的影响以及降低工程造价,以上海地铁M8线某区间隧道工程为研究背景,采用室内模型试验的方法,进行了土压平衡盾构针对软土地层的适应性试验研究。为此,首先根据相似理论和模型试验方法建立了土体–盾构机器之间的相似系统;随后,针对上海地区特定的软土地层,进行了人工模型土壤的配制和模型试验方法的设计,并利用直径400 mm的模型盾构机模拟直径6340 mm的原型盾构机;最后,进行盾构不同工作参数组合的掘削试验,并记录下试验过程中机器工作参数及土体内应力和变形变化的有关试验结果,通过对试验数据的整理与分析,得出了软土地层中土压平衡盾构法施工的一些有用的规律。 展开更多
关键词 软土地层 模型试验 土压平衡盾构机 土体-盾构系统
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