超大直径泥水盾构机在高水压复合地层中的刀盘脱困技术
高水压条件下超大直径泥水盾构常压刀盘刀筒闸门更换施工工法
高水压条件下超大直径泥水盾构常压刀盘刀筒闸门更换施工工法高水压条件下超大直径泥水盾构常压刀盘刀筒闸门更换施工工法一、前言在城市地下工程中，泥水盾构是一种常用的施工方法，其优点是能够在不破坏地下设施和地面交通的情况下进行施工。
然而，由于城市地下工程中存在着高水压的情况，常规的泥水盾构刀盘刀筒闸门更换施工工法并不能满足要求。
因此，针对高水压条件下超大直径泥水盾构刀盘刀筒闸门更换的需求，必须采取特殊的施工工法来应对。
二、工法特点该工法的特点是采用特殊设计的常压刀盘刀筒闸门，它能够在高水压条件下实现刀盘刀筒的更换，并保证工人的安全。
此外，该工法还采取了先进的施工技术和措施，确保施工过程稳定、高效。
三、适应范围该工法适用于高水压条件下超大直径泥水盾构刀盘刀筒的更换，适用于地铁、隧道等城市地下工程。
四、工艺原理该工法主要依靠刀盘刀筒闸门的密封性能和施工工艺来实现。
刀盘刀筒闸门选用特殊材料制成，能够承受高水压的冲击，并保持其密封性能。
在施工过程中，首先将泥水盾构停止推进，然后通过压力调节系统将刀盘刀筒闸门封闭，并排出刀盘内的泥浆。
接下来，使用专用的设备将原有刀盘刀筒拆除，并将新的刀盘刀筒安装在盾构机上。
最后，打开刀盘刀筒闸门，使泥浆重新流入刀盘中，恢复施工。
五、施工工艺该工法的施工工艺包括以下几个阶段：1.准备阶段：包括施工设计和方案制定、机具设备的准备、施工人员的培训等。
2. 施工前期准备：包括现场勘察、地质勘探、环境保护措施的准备等。
3. 施工过程：包括泥水盾构推进、刀盘刀筒闸门更换、刀盘刀筒安装、泥浆排放和回填等。
4.施工结束阶段：包括施工检查、施工记录的整理、工地清理等。
六、劳动组织在施工过程中，需要合理组织施工人员，确保施工进度和质量。
根据实际情况，确定各个施工阶段的人员配置和工作任务，并合理安排施工班次和轮岗。
七、机具设备该工法所需的机具设备包括泥水盾构机、刀盘刀筒闸门、压力调节系统、刀盘刀筒拆卸设备等。
复合地层盾构机刀盘结泥饼成因及预防措施
第16卷增刊2地下空间与工程学报Vol．16 2020年11月Chinese Journal of Underground Space and Engineering Nov．2020复合地层盾构机刀盘结泥饼成因及预防措施*傅鑫晖，莫涛，张晨，林清阳，魏永明(中建海峡建设发展有限公司，福州350015)摘要:复合地层盾构掘进中，盾构机刀盘结泥饼问题是影响地铁隧道施工的一大难题。
泥饼的存在，不仅会造成盾构机刀盘扭矩和推力的增大，推进速度减慢，施工效率降低，还会造成刀具磨损，进而导致盾构机损坏，甚至严重影响施工进度和施工安全。
本文以福州地铁某区间隧道工程为例，从区间隧道的地质条件、盾构机刀盘的开口率、刀具的启动扭矩与复合地层不同土层强度变化较大的矛盾、土仓长时间充填黏性土、渣土改良及掘进模式等五个方面分析了泥饼形成的原因和机理，并提出了防止泥饼形成的施工措施，提供了解决此类问题的思路及途径。
关键词:盾构;软硬不均复合地层;结泥饼结构;土压平衡盾构中图分类号:U455．3文献标识码:A文章编号:1673-0836(2020)增2-0864-06Formation and Precautions of Mud Cakes in Mixed StrataFu Xinhui，Mo Tao，Zhang Chen，Lin Qingyang，Wei Yongming(CSCEC Strait Construction and Development Co．，Ltd．，Fuzhou350015，P．Ｒ．China) Abstract:Mud cakes may become a big challenge when shield machine excavates in the mixed strata condition．It is easy to form mud cake on cutter head，which not only increases the torque of cutter，leading to lowering efficiency of construction，but impairs the process and safety of the construction．This paper analyzes the reasons for the occurrence of mud cakes from geotechnical conditions，the aperture ratio of cutter head，the problems of shield tools break-out torque and the soil strength of compound stratum，the soil bin filled with viscous soil，sediment improvement and control of shield construction，then it puts forward the guidance to prevent the mud cakes and counter measures for similar projects．Keywords:shield machine;mixed face ground condition with soft and hard rock;mud cake;EPB shields0引言随着我国经济的快速发展，基础设施建设也随之加快，为缓解城市地面交通拥堵现象，掀起了地铁建设的热潮。
大直径泥水平衡顶管机刀盘与刀具设计探讨
大直径泥水平衡顶管机刀盘与刀具设计探讨1引言上海市污水治理白龙港片区南线东段输送干线完善工程，该工程采用φ4000钢筋混凝土管（管外经φ4640），总长度52km，全线多为长距离曲线顶进，顶管的单节顶距约1km，周边环境保护要求高，沿线穿越多处重要构建筑物。
该工程某标段顶管穿越的地层主要为灰色淤泥质粘土，土体强度低、含水量高，但是也不排除沿线会遇到地下不明障碍物。
根据现场条件和地质资料的分析，经研究确定采用泥水平衡顶管机施工。
由于刀盘和刀具的设计对施工中的地表变形、顶进效率和结构安全性影响较大，所以首先对大直径泥水平衡顶管机与土体的切削机理进行分析，进而对面板式刀盘结构、刀具的形状和布置、进泥口的大小和开口率等进行合理的设计，以及对刀盘和刀具的强度和刚度进行了CAE分析。
2面板式泥水平衡顶管机的刀盘和刀具受力分析面板式泥水平衡顶管机刀盘在驱动马达的带动下切削前方的土体，被切削下的土体经刀盘面板的开口进入泥水仓，进入泥水仓的土体经过刀盘背部的筋板和搅拌棒充分搅拌后，通过泥水管路排除至地面。
刀盘在切削土体时主要受到的阻力包括切削刀头所受的阻力矩、刀盘盘面由于前端所受的土压力而产生的摩擦扭矩、刀盘背面由于泥水压力的作用而产生的摩擦扭矩、刀盘边缘外表面与土体的摩擦阻力矩、搅拌棒搅拌土体产生的阻力矩、轴承及密封摩擦阻力矩等[1]。
泥水平衡顶管机的扭矩计算一般主要考虑其刀盘及切削刀头在切削土体时产生的阻力矩。
根据上海市地下顶管施工规程（DGTJ08-2049-2008），刀盘驱动扭矩可按下式进行简化计算。
其中泥水平衡顶管机，刀盘扭矩系数宜大于15kN/m2[2]。
T=αD3式中T——刀盘驱动扭矩（kN·m）；α——刀盘扭矩系数（kN/m2）；D——工具管外径（m）。
3面板式泥水平衡顶管机的刀盘和刀具设计根据面板式泥水平衡顶管机刀盘和刀具的受力分析，其刀盘和刀具结构设计的主要思路和功能如下图1：整个刀盘的结构主要有切削刀具（主刀、副刀、周边刀、圆弧刀），刀盘盘面，刀盘背面加强筋（加强和搅土作用），中心盖，花键套等组成。
超大直径泥水盾构粘土、淤泥地层掘进关键技术
超大直径泥水盾构粘土、淤泥地层掘进关键技术摘要：超大直径泥水盾构作为重要的隧道掘进施工设施来讲，其能够运用于隧道的复杂地层掘进施工操作，而且体现为良好的隧道掘进施工效果。
具体对于淤泥地层与粘土地层在从事掘进施工的环节中，运用超大直径的泥水盾构机械设施关键就是要明确淤泥与粘土地质特征，结合隧道地质特性完成隧道掘进施工。
关键词：超大直径泥水盾构；粘土；淤泥地层；掘进关键技术粘土地层以及淤泥地层都属于软弱土层，具有承载力较差以及沉降幅度较大的特性。
在此种情况下，隧道掘进的项目施工过程将会表现为较大难度。
由于受到淤泥土层与粘土层导致的掘进施工影响，因此将会造成软弱土层产生地基部位沉陷或者隧道整体结构倾斜等工程安全风险，增加来往车辆的安全通行隐患。
因此可以判断出，对于淤泥层与软弱粘土层如果需要运用超大直径的泥水盾构机械设施，那么施工操作人员必须做到合理控制盾构掘进速度，充分保证盾构掘进操作的安全性。
1.超大直径泥水盾构运用于掘进粘土地层与淤泥地层的实例某越江隧道项目工程所在区域的施工地层主要包含强风化的砾岩、粉质黏土、胶结状的砂岩、粉质的细砂层，此外还包含硬塑膨胀性的全断面粘土层[1]。
工程施工单位对于上述的隧道地质层借助于超大直径的泥水盾构机械设施来完成掘进施工操作，在工程施工初期频繁遇到刀具磨损以及刀盘泥饼凝结的情况，导致地层掘进的施工速度被减慢。
经过反复的尝试与分析，施工人员对于泥水盾构的刀盘与刀具部位实施了全面的清理操作，进而有效避免了掘进特殊地层导致泥水盾构机械设施受到磨损的安全风险，提升了掘进施工效率[2]。
图为隧道淤泥地层与粘土地层的掘进施工剖面图1.超大直径泥水盾构掘进粘土与淤泥地层的关键施工技术要点1.实时监测隧道地质变化隧道地质变化必须被实时监测，否则将会导致隧道掘进中的潜在安全风险被忽视，进而造成显著的工程操作人员安全威胁[3]。
施工人员对于掘进孤石层的操作在初步开展时，要求盾构的洞门部位达到完全封闭的状态。
上软下硬地层超大直径泥水盾构掘进关键技术
上软下硬地层超大直径泥水盾构掘进关键技术摘要：改革后，在我国社会高速发展的影响下，带动了我国各行业领域的进步。
近年来，在人们生活水平的提升下，对建筑行业的要求不断提高。
目前，超大直径泥水盾构机在上软下硬岩地层长距离掘进时，容易出现开挖面失稳、掘进参数突变、姿态不易控制、刀具异常损坏、泥水环流易滞排等现象。
以汕头海湾隧道项目为依托，通过研究超大直径泥水盾构机穿越上软下硬地层的施工技术，从盾构机选型、施工方案选择、掘进管理与控制、掘进参数控制、掘进姿态控制等方面提出了具体的控制措施和注意事项。
关键词：超大直径泥水盾构；上软下硬；掘进参数引言近年来盾构施工技术发展迅速，盾构隧道施工已经成为一种成熟的施工方法，上软下硬地层施工的工程也日益增加，然而在这种地层下的施工会面对各种难点。
因此，针对该类施工工程的施工技术和策略研究十分重要。
研究泥岩和砂卵石相交地层分析的掘进参数，依据地质条件确定了合理的掘进参数范围。
研究上软下硬地层中盾构施工主要掘进参数的分布情况，总结出各个掘进参数的分布模型。
分析了在上软下硬地层中新建隧道对已有隧道的影响，总结了已有隧道沉降和变形特点。
刀具磨损、掘进参数及舱内状况等方面研究了盾构施工管理。
从刀具管理、掘进参数及冲刷系统等方面进行分析，提供盾构施工过程中的掘进管理建议。
研究了上软下硬富水砂层掘进过程中的注浆控制，采用了洞内超前注浆加固施工技术，保证施工安全。
目前，在上软下硬地层施工技术方面已经有很多专家学者进行研究，但缺少对上软下硬地层掘进参数的分析研究。
本文基于和燕路过江通道某区间盾构隧道工程，分析盾构施工技术的主要难点，探究掘进过程中掘进参数的变化情况，总结出解决主要施工难点的控制策略。
1上软下硬地层特点及施工难点根据地层组合的形式，上软下硬地层大体上可以划分为三种类型。
一是第四系土层的上软下硬。
这种组合的特点是上部地层的标贯级数很低，含水量高，颗粒粒径小，下部地层反之。
二是岩石地层的上软下硬。
复合地层中复合式土压平衡盾构机刀盘泥饼防治
·90·NO.12 2018( Cumulativety NO.24 )中国高新科技China High-tech 2018年第12期（总第24期）1 做好土压平衡盾构机刀盘泥饼防治工作的必要性近年来，我国城市地下轨道交通建设迎来高峰期，土压平衡盾构施工技术应用越来越广泛，但土压平衡盾构机在中、强、全风化岩和黏性土体层掘进过程中，挖掘面的土体受到土压平衡盾构机的碾压，导致在刀盘中心位置扩延至土仓内壁附着泥饼，泥饼风干后逐渐坚硬会堵塞刀盘开口。
一方面，泥饼会引起盾构机土仓压力频繁波动，容易引起盾构机损坏；另一方面，泥饼和土仓中隔板长时间摩擦会导致中隔板等位置温度快速升高，容易引起盾构机封闭性能下降。
因此，必须要做好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工作，提高土压平衡盾构机的施工掘进能力和施工的安全性。
2 土压平衡盾构机刀盘泥饼形成原因分析2.1 地质条件影响全风化、强风化、中风化的泥岩包括泥质粉砂岩、粉砂质泥岩土层富含有黏土矿物，其颗粒直径小、黏性大，通过盾构刀具的切削以及刀盘冲击的共同作用，岩层由块状物磨碎成粉状物，容易吸附粘着在刀盘上。
如果盾构机掘进参数设置不合理或者土层改良效果不理想，刀盘吸附的碎屑粉末状的黏土颗粒会形成泥饼。
2.2 盾构机刀盘开口率和刀具布置影响（1）在盾构机在带有黏性土体地层中施工过程中，如果减少刀盘的开口率特别是刀盘中心开口率，那么盾构机刀盘泥饼的形成概率会增加。
此外，刀盘的开口率减少会影响刀盘的强度、硬度、刚度。
在盾构机刀盘进行设计过程中，需要充分考虑盾构机刀盘在不同地层地质类型的适应性，包括安装滚刀的设计规格，在一定程度上限制了刀盘的开口率。
（2）盾构机盾构刀具的布置对于刀盘泥饼的形成也存在一定的影响，盾构刀具中先行刀和刮刀的布置高差一般为3cm左右，其布置依据地层地质予以确定。
在盾构机施工过程中，地层往往存在一定的变化，在软硬程度不同、抗压强度不同的地层类型中，所需要的刀具布置由于适应不同的地层在数量上会较大，而刀具越多不仅使扭矩加大，在黏性地层中还容易粘结泥饼。
泥水盾构在复合地层气压中开仓换刀施工
路桥 ・ 运 ・ 通 航 交
Hale Waihona Puke 泥水盾构在 复合地层气 压 中开仓换 刀施工
吕明 豪
摘 要 ： 本文通过盾构施工实例， 泥水盾构在 复合地层 中通过气压施工进行 刀具更换 ， 施工中通过采用优质泥浆、 制作优 质泥膜及进 行保压试验等一系列施工措施 ， 顺利实现了气 压开仓换刀作业 ， 是泥水盾构施 工中的一次突破 。 关键词 ： 复合地层 ： 气压开仓； 保压试 验： 泥膜 ； 换刀
（） ４ 利用气体作为介质 ， 加压平衡 地下水土压力 ， 加压 进仓
检查、 复； 修
合 理 选择 盾 构 开 仓 换 刀 方 法 不 仅 可 以减 少 施 工 成 本 ，降 低
施 工 风 险 ， 证 施 工 工 期 。 文 通 过 对 泥 水盾 构 在 上 软 下 硬 复 合 保 本 地 层 中采 用 气 压 开仓 的实 践 经 验 ，对 泥 水 盾 构 在 复 合地 层 中 采 用 气 压 开 仓作 业 进 行 探 讨 。
前 景 而 得 到 的极 大 重 视 。 影 响 因 素 ， 州 地 质 条 件 相 当复 杂 ， 河 海 沉 积 的 软 弱 地 层 、 广 有 冲 洪 积地 层 、 风化 残 积 地 层 、 质 断 裂 带 、 强度 花 岗岩 等地 质 ， 地 高 在
如此恶劣 的施工地层 中， 盾构机 的刀盘 刀具磨损严重 ， 选择合适
２ 气 压 作 业 原 理
气压作业把盾构机泥水仓 看成 一个压力容器体 ，通过 向其
输 入 压 缩 空气 ， 力 大 于地 下 水 压 力 和 地 层 土 水压 力 ， 地 下 水 压 使 逆 向盾构 机 流 动 并 使 开挖 面土 体 保 持 稳 定 。盾 构 机 项 部土 体 的 自 由水 被 挤 出 ， 成 一 个 竖 向 的通 道 ， 缩 空 气 从 此 通 道 泄 出 。 形 压
大直径盾构机刀具配置及更换技术
论文类型：应用研究工程硕士学位论文大直径盾构机刀具配置及更换技术Cutter Arrangement and Exchange Technology ofLarge Diameter Shield Machine培养单位：机械工程学院专业领域：机械工程学生姓名：徐慧旺校内导师：徐明新教授校外导师：夏晓中教授级高工二○一八年一月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
签名：日期：123456789关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。
本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。
(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：112345678导师签名：日期：123456789摘 要在地下空间的施工中，盾构法以其在施工过程中对隧道周围土体扰动较小的优势，已逐渐成为城市地下空间开发的主要施工方法，除此之外，盾构法施工不需要拆除已有建筑物及地下构筑物。
作为盾构机设计的关键环节，刀具配置会直接影响施工效率、掘进速度以及刀盘的寿命，故其配置应与工程地质条件相适应。
刀具磨损后，安全、经济、高效的进行更换尤为重要。
结合工程实践探讨大直径盾构机刀具配置及更换技术对盾构施工具有重要的借鉴意义。
本文综述了刀盘结构设计以及刀具的分类、功用以及配置方法，另外，还从切削机理入手分析了切削刀和滚刀的磨损失效形式及其原因，并依据S-978盾构机的应用情况研究大直径盾构机刀具的配置，通过刀具更换情况分析了不同地质状况尤其是复合地层对不同类型刀具磨损的影响。
土压平衡盾构在富水复合地层中的带压开仓技术
成果I F ruits and A p p lic a tio n与应用土压平衡盾构在富水复合地层中的带压开仓技术杨波(中铁十八局华东区域指挥部，福建福州350013)摘要：在盾构掘进期间，当刀具严重磨损、刀盘土仓泥饼聚结导致掘进困难并且现场客观条件限制严格时，需要带压开仓更换刀具、清理泥饼。
带压开仓需要根据现场地质条件采取相应的辅助措施，当土压平衡盾构 在上部为富水砂砾、下部为泥岩条件下进行带压开仓时，由于砂层透水、透气性较强，只做泥膜护壁，可能存在 较大风险，还需要在地面采取辅助加固措施以确保施工安全。
以南昌地铁盾构施工为例，就富水复合地层带压开仓中地面及洞内加固措施、设备保障、掌子面泥膜施作、带压开仓实施及风险控制等相关技术进行了阐述，有利于保证施工安全。
关键词：盾构；富水；复合地层；带压开仓DOI：10. 13219/j. gjgyat. 2017. 04. 015中图分类号：U445. 39 文献标识码：B文章编号=1672-3953(2017)04-0056-05土压平衡盾构（以下简称“盾构”)在富水砂砾地 层掘进中，由于石英含量高，容易导致刀盘刀具严重 磨损、盾构掘进困难的问题；另外，当盾构在泥岩中 掘进，因粘性颗粒多，也容易产生刀盘土仓泥饼聚 结、盾构掘进困难的现象，严重时甚至可能造成施工 事故。
处理盾构泥饼聚结掘进困难的问题，通常需 要采取带压开仓检查、更换刀具、清除泥饼的措施。
带压开仓需要综合考虑地面环境、地下水文地质条 件等诸多因素的影响，而在富水复合地层中开仓则 更容易产生较大的施工安全风险。
为确保施工安 全，需要根据实际情况采取相应的辅助加固措施，以达到更换刀具和清除泥饼的目的。
文献[1]对南昌 地铁1号线某标段富水砂砾地层的盾构带压开仓进 行了探讨，提出了泥膜护壁在富水砂砾地层中带压 开仓的重要性；文献[2]以深圳地铁11号线某标段 盾构带压开仓为例，在地面狭小空间范围内采取克 泥效浆液保护盾体、脱出盾尾，采用W SS工法注浆 技术进行地面加固，保护盾尾管片，取得了良好的施 工效果;文献[3]以北京地铁9号线03标工程为例，提出主动换刀的理论，有效减小了因刀具磨损严重 带来的必须停机换刀但又受到地面环境限制的风 险，取得了良好的经济社会效益。
超大直径盾构隧道常压下盾构刀具更换工法(图文丰富)
超大直径盾构隧道常压下盾构刀具更换工法中铁**集团1、前言随着国内交通基础设施建设的飞速发展，盾构施工以其安全、快速、高效在城市地铁、越江穿河隧道、输油地下管道等地下工程建设中的应用越来越多。
在越江穿河工程中，一般由于隧道埋深较大，地层透水性较强，水压较高而选用泥水盾构。
由于江底、河底、海底多为冲洪积形成的砂卵石地层和软硬不均的互层，作为盾构机上承担掘进功能的刀具磨损会很快，在施工中需经常检查、维修保养和更换刀具。
中铁**集团针对南京长江隧道盾构段主要穿越地层为粘土层、粉细砂、砾砂和圆砾复合地层，在砾砂和圆砾复合地层刀具的磨损比较严重，且由于盾构在长江底进行掘进，埋深大，水压高，开挖面土体自稳性差，高压进仓换刀风险很大的技术难点进行研究，在总结超大直径盾构常压换刀施工技术的基础上，形成该工法。
2(即相当于70cm水头压力)，开挖直径达14.96m，距离超过3km等现象，拟通过调研、理论分析、实物试验、模型试验、三维数值可视化仿真模拟和现场实测等手段，研究盾构法穿越长江隧道建造的一系列关键技术及其施工风险分析评估体系和健康监测体系，上述内容尚未见有公开文献报道。
2010年9月9日通过了中国建筑业协会全国建筑业新技术应用示范工程成果评审，评审意见：“超大直径盾构隧道常压下盾构刀具更换”技术达到国际先进水平。
该工法应分别应用于南京长江隧道工程左、右线盾构隧道江中段，推广应用成绩显著。
2、工法特点常压换刀作为盾构施工中一种新型的换刀工艺，其主要特点如下：2.0.1安全性高。
整个换刀工作处在常压下，相比带压进仓、对开挖面前方土体进行加固后，常压进仓作业条件好，安全性高。
2.0.2工期短。
常压换刀，平均2小时更换一把刀，一次停机换刀只需要2～3天时间，相比带压进仓作业每次进仓只能工作1.5小时，出仓减压需要3～4小时，每次刀具更换约需要12～15天，常压换刀相对高压换刀效率提高了4~5倍。
2.0.3施工成本降低。
超大直径泥水盾构在复合地层中饱和带压进仓技术
超大直径泥水盾构在复合地层中饱和带压进仓技术摘要：由于地层的复杂性和未知性，超大直径泥水盾构施工中对盾构刀盘的刀具选型具有一定的局限性。
以南京纬三路过江通道工程为背景，对盾构段施工复杂地层研究，分析显示，南京纬三路过江通道带压开舱作业是盾构机长距离穿越高水压、强透水复合地层的必定工作，虽然通过设定合理的切口压力、推进速度、推力和泥浆指标等方面减少了掘进过程中对刀具的磨损，但盾构开挖直径大，刀盘配置的刀具数量庞大，一次空气带压换刀作业时间太长，严重影响了工期进度，成功的运行了饱和带压换刀技术为盾构换刀技术带来了突破性的技术变革，该研究对类似工程的风险分析和控制有参考意义。
关键词：南京纬三路过江通道；盾构机；饱和带压进仓1工程概况南京市纬三路过江通道是南京城市总体规划确定的城市重要过江通道之一，。
位于南京长江大桥上游约5km和已建成通车的南京纬七路长江隧道下游约4km 处。
南线盾构段由江北工作井始发，通过江北长江大堤经潜州、梅子洲，在江南上岸后与定淮门大街和江东北路顺接，盾构段4.135km；盾构开挖直径15.02m。
江中最高水压0.74Mpa，岩层段石英含量高达65%。
江底隧道覆土厚度浅，S线隧道局部覆土厚度只有0.6盾构直径；一次掘进距离长，S线隧道盾构段长4.135km盾构掘进需穿越卵石层、泥岩层、砂岩层，同时沿线需穿越桩群和风井，并存在孤石、漂木、铁锚、沉船等不明障碍物。
2进仓地质情况与刀具情况2.1进仓地质情况当盾构掘进长度1188m，刀盘里程到达SDK4+749.6。
盾构在此掘进期间，所穿越的地层有淤泥质粉质粘土地层、粉质粘土、粉细砂、中粗砂、砾砂、圆砾、卵石地层。
地层分段情况见下表：表1 地层分段情况表地层淤泥质粉质粘土地层粉细砂地层中粗砂地层砾砂、圆砾、卵石地层粉砂岩里程 SDK3+553～SDK3+612 SDK3+612～SDK4+170 SDK4+170～SDK4+316 SDK4+316～SDK4+710 SDK4+710～SDK5+274环号 1～30 31～308 309～381 382～578 579～860长度(m) 657 1587 129 394 5643盾构仓室结构泥水仓和气泡仓是泥水平衡试盾构机的不可缺少的部分，它们之间通过一道钢板隔开，并通过底部两侧的开口相连。
大直径泥水气平衡盾构机的泥水环流处理应用分析
别形成土砂和泥水，再经过沉淀池沉淀后，将大颗粒的土砂 排弃，回收含有微小颗粒的泥水，然后，将处理后泥水重新 进入调整池并按施工要求加入新浆进行调整，再输送回盾构 工作面，实现泥水循环。
上海隧道市域铁路 ST14050 盾构机 D234 泥水气平衡盾 构在施工过程中，泥浆和空气充满泥水仓和气垫仓，通过调 节气垫仓上部压力，在顶部充满压力，形成空气缓冲层，就 可以调整开挖面的支撑压力，使泥水压力波动变小，支撑压 力更加稳定，对地表控制更为有利。当盾构机正常推进时， 操作人员控制送泥泵和排泥泵转速，使送泥流量与排泥流量 基本相同，维持开挖面压力与地层的动态平衡。
艺 [J]. 电焊机 ,2013,43(3):6-12. [4] 李港志 , 祁凯 , 朱永飞等 .2507 超级双相不锈钢激光焊接接头
组织和力学性能研究 [J]. 江苏科技大学学报 ( 自然科学版 )， 2017,31(2):148-152. [5] 程巨强 , 李杰 , 弥国华等 .2507 超级双相不锈钢的组织、性能 及其焊接工艺 [J]. 焊接技术 ,2014,43(3):24-28.
（2）掘进模式。掘进模式，用于盾构推进开挖时使用， 泥浆可通过气垫舱进入泥水舱。在正常推进状态下，新浆液 通过送泥泵由地面输送进泥水仓，以确保与开挖仓中刀盘切 削下来的渣土混合，再通过排泥泵浆开仓内的混合泥浆输送 到地面的泥水分离设备。
盾构机掘进时所使用的模式，不可在停机情况下直接切 换，其切换顺序为：停机→旁路模式→掘进模式→盾构推进 →旁路模式→停机。
参考文献： [1] 朱相乾，钟志全 . 海瑞克和三菱泥水盾构环流系统之比较 [J].
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城市大直径盾构换刀点地面注浆加固技术
超大直径盾构掘进新技术及应用提名公示
超大直径盾构掘进新技术及应用提名公示一、引言近年来，随着城市化进程的不断推进，越来越多的地下空间被开发和利用，因此盾构掘进技术也得到了广泛应用。
作为一种高效、安全、环保的掘进方法，盾构已经在各个领域得到了广泛应用。
而在超大直径盾构方面，为了满足更大直径的掘进需求，新技术的开发与应用也变得尤为重要。
本文将介绍一些超大直径盾构掘进新技术及其应用，以提名公示。
二、超大直径盾构掘进新技术1. 硬岩掘进技术由于超大直径盾构在掘进过程中需要克服的地质条件和岩石硬度较大，因此硬岩掘进技术成为了关键。
一种常用的技术是采用硬岩刀盘机头，利用高压喷射水或钻头同时作用于掘进面，以增加刀具的破碎效果。
同时，结合电动液压系统，可以实现对刀具的自动控制和监测。
2. 多盾片技术为了应对超大直径盾构掘进过程中所需面对的高地应力和良好支护的要求，多盾片技术应运而生。
该技术通过增加盾片数量，分散地应力，提高盾构对地层的稳固性。
此外，多盾片技术还可以增加盾构机械的灵活性和适应性。
3. 自适应刀盘转速控制技术超大直径盾构在掘进中面临的地质条件复杂多变，因此需要根据实际情况调整刀盘转速以实现更高的掘进效率。
自适应刀盘转速控制技术可以根据盾构前进速度、刀具磨损程度等参数，自动调整刀盘的转速，以达到最佳的掘进效果。
4. 先导孔爆破技术为了提高超大直径盾构在复杂地质条件下的掘进效果，先导孔爆破技术的应用变得越来越重要。
通过在预先钻穿地层的孔洞中放置合适的炸药，可以实现对地层的破碎和刺激，为盾构的掘进提供良好的条件。
三、超大直径盾构掘进新技术的应用1. 地铁建设拥有超大直径盾构的地铁线路建设不仅可以提高人流交通的效率，还可以减少城市地面交通拥堵问题。
超大直径盾构掘进技术在地铁建设中的应用，可以实现快速、安全、高效的掘进，减少对周边环境的干扰。
2. 水下隧道建设水下隧道建设是一项技术难度较高的工程，利用超大直径盾构技术可以有效解决这个问题。
超大直径盾构的应用可以极大地减少施工对水体的影响，从而实现对浅海地区的快速、安全、高效的掘进。
大直径盾构机刀盘修复及改进技术
大直径盾构机刀盘修复及改进技术摘要：本文对广深港客运专线益田路隧道盾构机刀盘的严重磨损进行了分析，通过分析大直径盾构机刀盘在复合地层施工时刀盘磨损的原因，研究制定了可行的现场修复方案，并对刀盘进行了有效的改进，增强了刀盘的结构强度，使其更加适应本工程下一区间的盾构掘进施工，延长了刀盘使用寿命。
关键词：盾构机；大直径；刀盘；磨损；修复；改进1.1 刀盘概况刀盘是盾构机的主要构件，是掘进破岩的直接执行机构，S-550盾构机的刀盘是由4边块+1中心块组成的钢结构，刀盘开挖直径13.23m，重约319 t，刀盘面板开口率25%。
配置17＂中心双刃滚刀6把，17＂单刃滚刀73把，正面刮刀106把，边缘刮刀56把，超挖刀2把。
S-550刀盘在已完成的广深港客运专线益田路隧道1370m的盾构区间段，穿越的地层主要有微风化花岗岩、混合岩，中风化花岗岩、混合岩，强风化花岗岩、混合岩，全风化花岗岩、混合岩。
隧道大部分地段全断面为中、微风化混合岩或花岗岩，局部地段洞身穿越残积土、全、强、中微风化岩层，隧道开挖面上软下硬，且隧道断面岩石的石英含量平均高达72.02%，对刀具及刀盘的磨损与损坏非常大，因此为保证刀盘在转场进入广深港客运专线皇岗隧道盾构区间段的盾构施工时，能够长时间连续正常运转，就必需对S-550刀盘进行全面细致的检查鉴定，以全面了解其现状，制定全面整修方案。
图1 S-550盾构机刀盘1.2 刀盘存在的问题1.2.1 焊缝裂纹在盾构掘进过程中，由于刀盘承受复杂的压力、扭矩等载荷以及剧烈的振动与冲击、温度变化都会使刀盘产生裂纹。
刀盘表面经过清洗后对刀盘钢结构进行检查，检查发现在3个部位出现焊缝裂纹。
（1）刀盘的8个牛腿的加强筋焊缝开裂，裂纹已扩展至母材。
图2 刀盘牛腿加强筋裂纹（2）刀盘的中心分块与边分块连接处附近的80mm厚的侧板与筋板之间焊缝开裂，共计有10处裂纹，部分裂纹已扩展至母材。
图3 刀盘中心块与边分块连接处裂纹（3）刀盘各辐臂侧面封板与背面封板的焊缝开裂，共计有32处裂纹。
广深港高铁狮子洋隧道科技创新与应用
⼴深港⾼铁狮⼦洋隧道科技创新与应⽤狮⼦洋隧道是⼴深港⾼铁穿越狮⼦洋海域的关键⼯程，被誉为“中国世纪铁路隧道”。
⼯程⾯临⾏车速度快、掘进距离长、地层复杂多变、盾构地中对接、⽔压⼒⼤、安全标准⾼等6⼤世界级技术挑战。
通过系统创新，成功解决了多项难题，总体达到国际领先⽔平。
主要技术指标与技术特征：（1）是世界⾏车速度最⾼的⽔下隧道。
（2）是国内最长的⽔下隧道和世界长度第⼆的⽔下盾构隧道。
（3）是国内⾸座铁路⽔下隧道。
（4）在国内⾸次进⾏盾构地中对接。
（5）世界上⾸次采⽤⼤直径复合式泥⽔盾构穿越⽔下全断⾯基岩及风化槽。
（6）是当时国内⽔压⼒最⾼的盾构隧道。
（7）开发了世界⾸个双孔单线⾼铁隧道洞⼝缓冲结构。
（8）建⽴了国内⾸个⽔下隧道紧急救援站。
（9）单台盾构最⼤掘进长度5200m，是国内在复合地层中⼀次掘进最长的隧道。
该隧道获2011年度国家科技进步⼆等奖1项，获得中国铁道建筑总公司和中国铁道⼯程总公司科技进步特等奖各1项、省部级科技进步⼀等奖7项、省部级优秀⼯程设计⼀等奖1项；各类知识产权25项（发明专利11项、省部级⼯法10项），并获2015年国家优质⼯程奖和菲迪克（FIDIC）2015年优秀⼯程奖。
本项⽬从2004年开始研究，历经数年联合攻关，系统解决了盾构地中对接、隧道空⽓动⼒学效应、隧道埋深、防灾疏散、结构设计、⼟岩复合地层盾构装备与长距离掘进、同步施⼯等⼀系列技术难题，形成了成套创新技术。
狮⼦洋隧道⼯程平⾯图狮⼦洋隧道⼯程纵断⾯图主要创新点⼀：开发了盾构地中对接技术、⾼速铁路双孔单线隧道净空⾯积优化与⽓动效应缓解技术、基岩覆盖厚度设计技术、特长⽔下铁路隧道紧急救援站技术，解决了深⽔、宽海域下特长隧道的总体设计难题，实现了⼯程施⼯与运营风险、⼯期风险、造价等因素的合理平衡与综合优化。
1．盾构地中对接技术盾构隧道⼀般采⽤从⼀个⼯作井始发到另外⼀个⼯作井接收的施⼯⽅式，特长隧道需设置多个⼯作井分段掘进。
大直径泥水盾构常压刀盘设计使用浅谈
大直径泥水盾构常压刀盘设计使用浅谈
李洋洋;丁智儒
【期刊名称】《建筑机械》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】随着大直径泥水盾构的需求越来越广泛,在复合地层施工,常压刀盘是大直径泥水盾构的首要选择,合适的常压刀盘设计将极大的促进施工效率。
本文以汕头苏埃通道所使用的中铁装备大直径泥水盾构机常压刀盘为例,以施工实际浅谈大直径泥水盾构机常压刀盘相关针对设计,以供参考。
【总页数】4页(P14-17)
【作者】李洋洋;丁智儒
【作者单位】中铁工程装备集团技术服务有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U455.39
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超大直径泥水盾构机在高水压复合地层中的刀盘脱困技术发表时间：2019-07-02T10:21:47.980Z 来源：《防护工程》2019年第2期作者：莫康康勾常春[导读] 南京市纬三路过江通道工程位于南京长江大桥上游约5km和已建成通车的南京纬七路长江隧道下游约4km处。
中交隧道工程局有限公司北京 100102 摘要：南京市纬三路过江通道工程位于南京长江大桥上游约5km和已建成通车的南京纬七路长江隧道下游约4km处。
S线盾构段由江北始发井始发，穿过江北长江大堤经潜州、梅子洲，在江南上岸后与定淮门大街和江东北路顺接，盾构开挖直径15.02m。
施工中承受的最高水压0.74Mpa，岩层段石英含量高达65%。
江底隧道覆土厚度浅，覆土厚度只有0.6盾构直径；一次掘进距离长，盾构段长4.135km。
盾构掘进期间，所穿越的地层有淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉细砂、中粗砂、砾砂、圆砾、卵石地层及粉砂岩，目前刀盘受困里程到达SDK4+710，所处地层分段为⑤-1中粗砂、⑥-1圆砾及卵石、⑧-2 粉砂岩，关键词：南京市纬三路过江通道盾构刀盘受困1 刀盘受困原因分析① 2月5日23点左右，推出式滚刀推出全部完成后，准备掘进时发现排泥管道堵塞，通过冲洗方式试图疏通管道，在此期间刀盘一直在转动。
2月6日凌晨4点左右，人工停止刀盘转动，十分钟后启动刀盘，刀盘被困。
②盾构机刀盘转动所需要克服的扭矩为五部分:刀具切削土体的所需的扭矩T1；作用在刀盘面上的土压产生摩擦的所需的扭矩T2；径向负载所需的扭矩（刀盘面＋其他驱动部重量）T3；轴向负载所需的扭矩T4；密封阻力所需的扭矩T5。
盾构扭矩计算值表从盾构扭矩计算表中可以看出：克服作用在刀盘面上的土压产生摩擦的所需的扭矩占到总扭矩的94.67%。
③根据以上两点分析，目前刀盘受困的主要原因是坍塌的土体造成刀盘与土体之间的摩擦力产生较大的扭矩，而非因基岩或大石块卡住受困。
因此，尽量清理坍塌的土体，减少土体与刀盘之间摩擦力引起的扭矩是刀盘脱困的关键。
2 刀盘脱困总体方案为了能够实现带压进仓，同时清洗泥水仓的目的，将采用渗透-成膜-反冲的模式进行清洗泥水仓，既能形成稳定的泥膜又能较安全的冲洗泥水仓。
在江面回填铺设软体排并压载完成后，采用小比重低粘度泥浆进行渗透，对土体进行一定的渗透，形成泥浆渗透带封堵地层，之后利用高粘度泥浆形成泥膜，最后采用大比重泥浆进行反循环冲洗，以清除泥水仓堆积的渣土，最终转动刀盘。
若出现清洗完成后刀盘仍未脱困，将采用饱和带压进仓进行清理，达到刀盘脱困的目的。
3 刀盘脱困技术3.1 压力设定为防止击穿此处选用泥水压力设定计算公式的下限值计算公式，采用水土分算的方法，在水压力的基础上逐步增加压力，但不超过水土压力计算值的下限值，每次增加0.1Bar～0.2Bar。
计算如下：盾构停机位置： SDK4+710 主动土压力系数：Ka=tan2(45°－Φ/2)=0.314，取盾构掌子面中心处对应土体的主动土压力系数。
土的粘聚力：Cu=0地面高程：-25.788盾心高程：-51.579江面高程：3.737（根据实测调整）该处泥水压力下限值为： Pa=水压力+土压力－2·Cu·sqrt(Ka)+30 =556.787Kpa+16.7214Kpa+25.6538Kpa+4.823Kpa+21.8795Kpa+16.6169Kpa+3.2656-0+30 =661.0562 Kpa =0.661MPa 综上，在水压0.54Mpa的基础上逐步增加，但是最大不超过0.661Mpa。
3.2泥浆参数选定选择泥浆作为渗透泥浆，其首要条件是泥浆的颗粒粒径不能太大，也不能太小。
泥浆颗粒太大容易淤堵表面，无法形成渗透带泥膜，颗粒太小则容易穿透地层，无法形成渗透带，泥浆选自回浆池中泥浆，作为泥浆渗透-成膜的基础泥浆，再掺入膨润土原土或者木屑。
另外，还可以采用粘土浆进行地层渗透。
在保证开挖面稳定的前提下，为了保证泥浆在实际地层中形成一段距离的渗透带，同时泥浆滤失不能太多，可选用5%～8%左右的纯膨润土浆（密度1.05g/cm3左右，粘度20s以上，d85为30～40μm左右）作为开舱用渗透泥浆，以填充地层的孔隙，增加地层的稳定性。
3.3 成膜参数选定表4.3-1 泥浆性质一览表如图所示在反冲循环过程中，MV12、MV13可以通过关闭MV11阀门，打开MV51阀实现排浆功能，但此时由于MV11阀关闭，MV14、15、MV41即不能正常进浆也无法实现排泥功能。
为了使MV12、MV13在排泥时，MV14、MV15、MV41仍可继续进浆，实现冲刷功能。
把MV14、MV15与MV11上端的MV31阀连通，通过开关MV31阀，MV11阀关闭仍可实现MV14、MV15实现进浆功能,进行MV12、MV13排浆，MV14、MV15冲刷的反冲循环。
改造过程中增加管节两端均按设阀门，不影响设备原有使用功能。
3.5渗透-成膜-反冲循环施工工艺第一步：进浆不排浆渗透江面回填完成以后，采用MV12和MV13进浆管进浆不排浆的方法对盾构上部地层进行渗透，通过进浆量和切口压力变化情况判断地层的渗透性，并根据渗透情况及时调整配比和泥浆参数。
（1）首先采用原浆+膨润土原土的小比重低粘度泥浆进行渗透，比重1.06，粘度35-40s,进浆流量在5m3/min以内调整，渗透2小时（大约进浆量为600m3），观察切口水压变化情况，判断地层的渗透性。
如地层渗透性较高，将采用原浆+粉细砂的泥浆进行渗透，增加泥浆中的粗颗粒，以便更好的封堵地层。
如渗透量仍较大，将采用原浆+锯末面的泥浆进行渗透。
（2）在上一步渗透中，如切口水压无明显变化，则继续渗透，直至出现切口压力增大至水压+0.02Mpa（上部切口压力），并维持稳定，说明泥浆封堵地层有效果，进行下一步进浆排浆渗透。
第二步：进浆排浆渗透第一步完成以后，采用MV41进浆，MV12和MV13排浆继续对地层进行渗透。
（1）渗透的泥浆采用原浆+膨润土原土的浆液，泥浆比重控制在1.06 g/cm3,粘度34s。
（2）进浆流量控制在6～10m3/min，排浆流量控制在10～12 m3/min。
小流量反循环5分钟后，即切换到旁通模式进行循环，进排浆量按照38 m3/min，根据P2.1泵和P2.3泵进出口压力情况判断，直至管路畅通，如此反复。
（3）在上一步渗透中，如切口水压无明显变化，则继续渗透，直至出现切口压力增大至水压+0.02Mpa（上部切口压力），并维持稳定，认为MV41泥浆管以上地层形成了稳定渗透带.第三步：进浆排浆渗透第二步完成以后，采用MV14和MV15进浆，MV12和MV13排浆继续对地层进行渗透。
（1）渗透的泥浆采用原浆+膨润土原土的浆液，泥浆比重控制在1.06 g/cm3,粘度34s。
（2）进浆流量控制在10～12m3/min，排浆流量控制在12～15 m3/min。
小流量反循环5分钟后，即切换到旁通模式进行循环，进排浆量按照38 m3/min，根据P2.1泵和P2.3泵进出口压力情况判断，直至管路畅通，如此反复。
（3）根据计算，砂土在MV14和MV15泥浆管高度处，上部258m3占总量80%，下部65m3占总量20%。
排碴密度按照1.2g/cm3，排碴流量平均按照14 m3/min计算，MV14和MV15泥浆管以上的碴土排完需要的时间为266min。
因为该工序为泥浆渗透的重要阶段，计划安排48小时（根据以往的经验和理论计算），因此在该渗透阶段在MV14和MV15泥浆管以上的碴土可以排完，具体情况根据实际干渣量和排浆密度确定。
（4）在上述循环中，中部切口压力升高0.02MPa并稳定后，认为MV14和MV15泥浆管以上地层形成了稳定渗透带，开始进入下一步泥膜的形成。
第三步：泥膜形成目前停机位置DK4+710处，盾构底部基岩高度约为3米多，不需要形成泥膜。
也就是基本在MV14和MV15泥浆管以上位置的地层需要形成稳定的渗透带+泥膜。
（1）泥膜期间的泥浆参数为纯膨润土泥浆，比重为1.1g/cm3～1.2g/cm3，粘度在84.5s以上。
（2）泥膜形成泥浆采用大循环，待泥水仓内泥浆参数为粘度35～40s，比重在1.1 g/cm3（根据以往经验）以上泥膜基本形成。
（3）利用同步注浆泵向泥水仓注入比重1.12g/cm3，粘度120s以上，浆液注入量约200m3，增大泥膜厚度。
（4）保压2小时，切口压力稳定可确认泥膜良好。
第四步：反冲循环泥膜形成以后，采用底部三个排浆管进浆，MV12、 MV13两个进浆管排浆，把剩余底部的约65m3碴土全部带出。
（1）反冲循环的采用高粘度大比重泥浆，泥浆参数为1.15～1.18 g/cm3，粘度为55～65s。
（2）反冲循环的排泥流量控制在27～28 m3/min，根据P2.1泵、P2.3泵进出口压力情况，适时进行旁通循环。
（3）对碴场的排碴量进行统计，出碴量约为60m3时，试转动刀盘。
或在整个反冲循环中试转动刀盘。
第五步：进行正循环。
利用MV12、MV13、MV14、MV15进浆，主排浆管排浆，转动刀盘。
第六步：正常掘进。
推进速度5mm/min，推进10环。
第七步：带压进仓清碴如若以上前五步刀盘仍未脱困，将带压进仓清理泥水仓，使刀盘脱困。
结语：超大直径泥水盾构一次掘进距离长，地质复杂，水压力高，盾构施工对泥浆质量、压力设置精确度要求较高，盾构施工极易在地层变化或浅覆土埋深中发生掌子面失稳坍塌事故，在此总结超大直径泥水盾构机在高水压复合地层中的刀盘脱困技术，可供类似超大泥水盾构刀盘脱困作业借鉴。