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文檔簡介
中鐵十四局集團有限公司南京長江隧道工程指揮部歡迎各位領導專家蒞臨南京長江隧道參加股份公司盾構隧道技術交流會NanjingYangtzeRiverTunnelProjectofChinaRailwayShisijuGroup中國鉄建股份公司盾構隧道技術交流會尊敬的各位領導、各位專家:我叫王華偉,現擔任中鐵十四局南京長江隧道工程指揮部總工程師職務,我匯報的題目是《南京長江隧道工程綜合施工技術研究》,包括以下三項主要內容:一、工程總體情況介紹1、南京長江隧道工程項目概況2、南京長江隧道工程特點、難點及風險點3、設備情況簡介二、南京長江隧道工程施工情況綜述三、開展的技術攻關和施工綜合技術研究1、研究背景和意義2、南京長江隧道創(chuàng)新之處3、開展的主要研究項目和階段成果不當之處敬請批評指正!一、工程總體情況介紹
1、項目概況
南京長江隧道工程盾構隧道設計為雙向、雙洞6車道,其中左線盾構隧道長3022m,右線盾構隧道長3015m。隧道采用兩臺直徑Φ14.93m泥水盾構,由江北始發(fā)井出發(fā),同向掘進施工。盾構隧道水文地質情況盾構隧道工程區(qū)段屬長江河床及高河漫灘,地形開闊平坦。地表主要為農田、水塘、苗圃等。盾構穿越江面寬度約2600m,高水位多年平均值8.37m,最大水深約28.8m。隧道通過地段主要地層分布為粉細砂、礫砂、圓礫和強風化砂質泥巖。盾構隧道管片盾構隧道管片內徑13.30m,外徑14.50m,厚度60cm。每環(huán)襯砌由10塊管片組成,環(huán)寬2m。管片拼裝設計為7塊標準塊、2塊相鄰塊和1塊封頂塊,分Z型Y型兩種管片模式。管片設計強度C60,防水等級S12。一、工程總體情況介紹2、南京長江隧道工程特點、難點及風險點南京長江隧道是一項世界矚目的宏偉工程,南京長江隧道工程面臨一些世界級的技術難點和挑戰(zhàn)。本工程特點、難點及風險點主要包括以下六個方面:⑴盾構直徑超大荷蘭的綠心隧道盾構機直徑14.87m,是目前世界上已建成的直徑最大的盾構工程。南京長江隧道盾構機直徑14.93m,是目前世界上直徑最大的盾構機之一,直徑超過世界上已建成的最大盾構隧道。雖然盾構機尺寸的增大僅是數字的增大,但是由于盾構機尺寸的增大帶來的則是施工難度和風險的幾何增長,盾構機直徑的超大帶來的一系列問題是施工面臨的挑戰(zhàn)之一。
⑵水壓力高南京長江隧道盾構機工作壓力高,最大達到6.5㎏/㎝2(即相當于65m水頭壓力),在超大直徑盾構水下隧道項目中是世界最大的。⑶地層透水性特強長江南京水域的江中主要為粉細砂地層,以及部分礫砂、卵石層,砂層透水系數是粘土層的千倍以上,在如此高透水性地層條件下,而最大水壓力達到6.5㎏/㎝2,所有的水頭壓力均直接作用在隧道上,江底隧道掘進風險是巨大的,如何安全、順利完成施工是一個具有挑戰(zhàn)性的課題。
⑷水下一次掘進距離長,刀具保護要求極高南京長江隧道長度超過3km,而且地層條件復雜,以砂層為主:①如果在同等地質條件下,由于盾構直徑超大,南京長江隧道3km的掘進相當于直徑6.3m的地鐵盾構掘進17km。②同樣的盾構機刀具,在石英含量高的砂層中盾構機刀具的磨損是軟土地層中的10倍以上,也就是說:南京長江隧道盾構機掘進完成3公里長的江底隧道,相當于同樣直徑的盾構機在軟土地層中掘進30公里。因此刀具的保護是施工中必須克服的難題。⑸盾構始發(fā)和接收超淺埋按照一般作法,盾構機始發(fā)和接收覆土厚度一般不宜小于1倍盾構機直徑,而本工程權衡深基坑和盾構出洞雙重困難,選擇盾構機始發(fā)埋深僅為0.37倍盾構直徑(5.5m),在國內是埋深最淺的;除了荷蘭綠心隧道以外,世界上還沒有更淺埋深盾構始發(fā)范例。另一方面來說,盾構超淺埋始發(fā)和接收的順利實現,對我們以后進行類似工程建設提供了重要參考和依據,并且盾構隧道埋深的減少將會帶來巨大的經濟效益,推動盾構施工技術進步。⑹江底盾構覆土厚度淺由于受客觀條件的制約,線路縱坡設置雖然達到最大規(guī)范坡度,但是在盾構到達井一側的江底,有一江中沖槽段,該沖槽段盾構最小覆土厚度僅有11m(僅有0.7倍盾構直徑)。而且該段地層為高透水性、松散的粉細砂層,水深卻高達20多米,在這樣高水壓、淺覆土極端困難的條件下進行隧道施工安全風險極大,這也是南京長江隧道面臨的難題和挑戰(zhàn)。鑒于南京長江隧道面臨的上述六大技術難題和挑戰(zhàn),在沒有現成經驗可供借鑒的情況下,為了安全順利完成這項史無前例的工程施工,我們建立了三級專家體系,堅持依靠專家團隊的智慧,為工程施工保駕護航:1、以錢七虎院士為首的專家委員會2、以梁文灝院士為首的現場專家組3、由具有豐富施工經驗的國內外相關專家組成的工地專家組自2006年以來,我們先后聘請國內外盾構設備、盾構隧道施工相關的業(yè)內知名專家共計25位(包括錢七虎院士、梁文灝院士、日本專家秋源、法國布依格專家龍尚等),分別針對施一系列技術難題進行了專題論證,截至目前已經在現場召開了35次專家評審會,有力的推動了隧道建設的安全順利進展。3、設備情況簡介根據南京長江隧道穿越地段水文和地質特點,我們量身定做了兩臺德國海瑞克公司生產的直徑為14.93m的泥水平衡盾構機進行南京長江隧道施工。根據南京長江隧道工程的要求,盾構機設計具有如下先進性:1、刀盤刀具設計有71把能夠在常壓下進行更換的刀具,且安裝了磨損監(jiān)測系統。2、主驅動:帶有特殊壓力裝置的密封系統符合高工作壓力,在盾構機軸心部分中部達到7.5bar的要求。3、主軸承設計壽命達:17,600小時。4、先進的PLC系統實現了故障自動報警,確保盾構機處于良好工作狀態(tài)。5、盾體⑴設計有大型碎石機,可以破碎直徑達到1.2m的石塊。⑵先進的沖洗沖刷系統減少了開挖艙內碴土粘結或大量碴土沉積的情況。⑶盾體設計有錐度(由三個直徑組成),即使在施工過程中遇到長時間停機的情況,恢復推進時仍能確保盾構機輕松前進。6、盾構機的操作采用氣泡調節(jié)技術,能夠保證支撐壓力的精確率為+/-0.05bar。在不穩(wěn)定的、混合地層中能夠安全地進行隧道開挖操作,外界壓力的變化不會對開挖面的穩(wěn)定造成影響,沉降控制在+20mm~-40mm之間。7、盾尾專門設計了用于高工作壓力的的密封系統,包括3道鋼絲刷、1道鋼板束和1個應急密封。8、盾構機的主要部件都設計用于長距離隧道掘進工程(超過15公里)。二、南京長江隧道工程施工情況綜述南京長江隧道工程自2005年3月29日開工以來,經過四年來的努力,相繼完成了以下工作:1、克服了國際融資和國際招標程序復雜、不可控因素多的困難,按期完成盾構機及配套設備的選型和采購工作;2、用5個月的時間完成了按正常工期需要一年才能完成的江北工作井全部土建任務;3、僅用58天時間就完成了正常需要近五個月時間的盾構機組裝,第一臺盾構機于08年1月15日試掘進,2月27日正式掘進,目前已掘進2300米;第二臺盾構機于08年5月16日破門進洞,2009年5月20日,左線隧道實現貫通;4、3043環(huán)管片生產已經于08年11月13日全部完成,其工藝控制水平和質量達到世界先進水平,箱涵已于08年7月30日提前兩個月完成了3082塊的全部生產任務;5、梅子洲接收井自07年9月份開始分段開挖,08年6月25日提前5天完成全部土建施工,保證了盾構機的到達接收。三、開僵展的技圍術攻關煙和施工哄綜合技掉術研究1、研晉究背吹景和踩意義2、南京觸長江隧戒道創(chuàng)新斧之處3、開展籌的主要鉆研究項懶目和階喝段成果三、置技術令攻關流、關拜鍵技覺術研抬究的積開展雜情況1、研究評背景和悲意義目前國饅際上修涉建的大蕉型跨江找、跨海爬隧道還肅很少,邁國內則幅更是剛鵝剛起步譽,在這街方面還脖沒有經夜驗,傳統悉的設繪計與忽施工滾方法豪難以離滿足賄超長與度、象大深寒度、撈大斷蛇面的道隧道河及地診下工敬程的查要求娛。面邊對我壞國將巧建的監(jiān)一批御越江浩跨海幕等特婆長隧濫道工跪程,近一方走面我假們要袖緊跟心國際榆研究示的前昏沿,刺另一摔方面嫌則要茂依托叮南京盯長江挑隧道察工程催,開具展超荒大直遍徑泥騾水盾伶構核尤心技棟術研版究。2、南京奏長江隧跡道創(chuàng)新專之處以南京脅長江越拖江隧道糕工程為錦依托,廈對超大直場徑盾構筑隧道的騙襯砌結怕構型式派及力學賴行為、梅超淺覆盼土始發(fā)達和接收險施工技繩術、施中工風險甘分析與狗應對措課施以及戲高水壓遞、長距針離、淺瓶覆土條鵝件下河僵床處理廣及掘進支施工技攜術等建造鼻關鍵技辯術進行列深入研兩究,解倉決復雜拳地質條舉件下超尖大直徑場盾構隧聚道建造于技術難跟題,形逐成具有發(fā)自主知災識產權芹的、整骨體上達奧到國際鼻先進水恭平、部銅分技術吵達到國櫻際領先央的越江從隧道核償心技術夜體系。2、南京吃長江隧晌道創(chuàng)新禮之處創(chuàng)新溝點:⑴發(fā)扯展超大慕直徑盾籌構施工設核心技村術;⑵總辣結出復牌雜地層君條件下奶盾構刀菌具切削樹機理和鬧刀盤優(yōu)吧化設計授原理,護掌握合難理的最辣小覆土灘厚度及禿相應的攀安全掘餡進模式幫和掘進嗽參數的莫關鍵核扭心技術眉,建立設泥水劈蒸裂理論撫,整理固出劈裂糟發(fā)生以打及泥水軍噴發(fā)的停判別標關準;⑶發(fā)幟展跨江目跨海盾順構風險問的評估跟和防范誼理論,傭建立風般險分析惱與評估牧的核心河技術體胸系。3、開獎展的吳主要秒研究耳項目磨和階肌段成楊果南京微長江肥隧道搶工程苗綜合紀施工搭技術參研究矮涉及彼兩方桃面內歲容:一是假機械鮮設備斥方面軌。南侮京長疫江隧魄道采份用直刪徑14客.9蝴3m泥水迫平衡乞盾構亞進行狹施工賓作業(yè)昂,對綢于這賠種超疼大型離機械成設備健的引該進、顛消化南、吸郊收、航改進癢,設田備的蟻運輸婆、起違吊、菠組裝壟、調嗽試測膛試,頌以及游設備華的接后收和明施工皺中的帖保養(yǎng)垮維護鄭等等孤,給覆我們益提出甲了一資系列哭的研高究課悅題。3、開衰展的礙主要域研究付項目嫌和階就段成厲果二是土霜建方面魚。土建理方面是遠課題研僑究的關何鍵和重錘點,土辭建方面真的課題杯又分以陷下幾個液方面進碰行專題俘研究:㈠鎮(zhèn)推進滴專題娛。推進專橫題研究辣包括:選盾構始教發(fā)和接收收、泥混水、掘螺進參數顏、同步靈注漿等譜。㈡小嶼覆土、膨長距離蹦專題小覆兔土、己長距決離專票題研淘究包抄括:蝕江中餓沖槽洽段掘悲進參危數的右研究灑、長換距離拋掘進賺刀具邁的保扒護等泥。這災是南傲京長掃江隧逗道科挑研工譽作的嗎核心晌內容漢。㈢眨和盾久構隧別道配聽套的陽其他柔工程掩專題液。和盾嘆構隧帥道配判套的拍其他盼工程柜專題氧研究劇包括術:基沃坑、杏管片濤、同墻步施垃工等目。㈣信趨息化施羨工專題構。信息壩化施托工專予題研商究包陶括:邊三維祥仿真詳、遠灘程監(jiān)堅控和聰信息籮快速作反饋智系統風。㈤綢安全扒風險叉專題吸。安全寫風險薄專題茶研究游包括鏈:風孕險分潤析和滋應對坑措施蜓、安脾全穿侍越長提江大肅堤施際工等購。南京潔長江毛隧道調工程往的科儉研課綠題將驚主要橋圍繞譽以上哪兩個幅方面添,依喪托南岡京長騰江隧啄道,洋整合提利用釀國內槐相關私科研爹單位阿和高龜校研惠究機輛構,忽分門弊別類恒展開積各個角專題收研究而。3、開展脈的主要松研究項度目和階鼻段成果針對兩押個方面程、六個粒專題我烈們開展古了一系背列課題晨研究,事下面我揮針對四椅個主要勢課題情美況向大飽家介紹恭如下:超大任斷面蘋盾構副隧道叔襯砌美結構推選型暴及力閘學特籠征研境究超大栽直徑鐮盾構禁高水端壓長稀距離股淺覆孫土條目件下傘掘進弱施工章技術廟研究超大直容徑盾構者隧道施緩工三維斧數值可家視化仿記真模擬均技術研竹究超大另直徑組盾構彩、超生淺覆蓬土始弓發(fā)施存工技浪術研鳥究3、開臟展的嬌主要風研究茶項目藥和階椅段成剛果3.標1超大尚斷面妥盾構剝隧道文襯砌蜜結構拍選型紙及力降學特倦征研車究南京長吳江隧道賤穿越軟也硬程度種差異極悲大的混錘合地層你,隧道嬌頂部與愉長江最擠高水位烏差約60逆m,隧盲道施麥工全暖過程纖以及宇運營愧階段枕必將算承受暮較大享的外甜部荷捐載(高水壓匆、土壓封以及其售他各種塞形式的撇可預見濾和不可誤預見的驗荷載),同時遮由于水姑文及地廳質原因和,作用移在盾構銜隧道襯換砌結構虧上的水予土壓變鳳化也較重大;除攀施工條膝件困難匯外,隧奶道主體享結構體昨系復雜轎、未知燈因素眾枝多,在此國內尚截無同類賊水下隧葵道的結軋構設計香、施工替先例,串為了確洪保隧道姿在施工毒期間的害安全性填,在環(huán)襯境保護殿、建成晉后的可逝靠性等遣諸多方哭面取得茶成效,絲式并獲得材良好的痛技術經臨濟效益渡和巨大罰的綜合栽社會效秩益,開厭展其超奶大斷面江襯砌結錄構選型兵及力學取特征試鎖驗研究申,獲取個寶貴的寺第一手廚原始資此料,具謝有十分融重要的屋現實意蜜義。管片泳結構挖力學干行為挺研究撿已經云列入悟國家“863”計劃亡研究首、示款范項題目?;诰d上述攔認識滋,我迷們在周進行旬管片螺高性聚能混短凝土甘配比那和施立工工書藝研線究的誘同時糾,和陡項目膝公司增、鐵優(yōu)四院訪、西棵南交氧通大狐學一楊起,昨利省用半宏年的姓時間肚,在金現場蕉進行他管片燙襯砌柳結構搬體原唇型加彩載試糧驗,鏡研究遺管片上環(huán)結妨構在識通縫通與錯男縫拼佩裝方腫式下腫、以陪及在章各種航拼裝應組合蹤蝶方式疑下的展力學被行為彼特征誼,以喊此檢拼測結白構內漆力與億變形幻玉,以鼠及評鑄估配脹筋設羊計,旬尋求獵相對似最優(yōu)宋的拼拒裝方濁式,境最后猴通過絹破壞袋試驗蠶觀察樂通縫跑與錯香縫拼澡裝方齊式下擋的破慢壞特匹征。試驗妹內容(1)組合翠管片環(huán)病加載試押驗(模近擬錯縫歸拼裝方將式);(2)組合深管片環(huán)霸破壞試毅驗;(3)單剝環(huán)管渴片環(huán)搞加載任試驗遮(模堆擬通功縫拼霸裝方篇式)面;(4)單斯環(huán)管約片環(huán)進破壞惕試驗恢。試驗裝釣置及加風載試驗憂裝置皺采用“多功能姜盾構隧床道結構足體原型羨加載系餅統”裝置喇,環(huán)灶箍梁鈔用于車對管胸片環(huán)愿施加銜環(huán)箍遞力而撫產生典軸力俊,以臟此模章擬水忙壓,雖而對梢拉梁繁用于收對管瓦片結貨構施欠加徑縫向壓賊力而逢產生嶄彎矩楚,在亡不同犁位置姐對結溪構進區(qū)行加評載,冷最后已在相藥對最廚優(yōu)的儀拼裝堪方式奪下以500刪0kN軸力翁和約31襲00壘kN的彎矩吼對結構亭加載破某壞。每個千補斤頂和邁鋼鉸線西提供150關0kN的集中運力,環(huán)旅箍上每糕環(huán)需4條環(huán)箍障鋼鉸線肆,提供咐最大的叢軸力為60掃00豪kN;在嚴對拉扭梁上茫最大萄能提平供60埋00醉kN的對拉餃力,在陪進行組望合管片躬環(huán)試驗歪時,最孫大能提婦供300群0kN盤/環(huán)的對球拉力,橫最大能凝產生約60徒00真kN?m/環(huán)的彎敗矩。在綱彈性階糞段內試倉驗,只滑需2組千梢斤頂片對拉斧即可撿,提貢供300玻0kN的對趟拉力柏,最鞭大能坑產生班約300敘0kN?m/環(huán)的米彎矩他。組合管膽片環(huán)(擦錯縫)洞加載示街意圖單環(huán)管隱片環(huán)(煤通縫)睬加載示氣意圖管片試驗極共需遮要3環(huán)管握片,1環(huán)用于泉單環(huán)管痕片環(huán)加閉載及破桂壞試驗輛,2環(huán)用蔥于組渣合管果片環(huán)腥加載竹及破果壞試趨驗,咐其中出有1環(huán)管換片需餃平分馳成半搞幅寬喘環(huán),哨對稱小放地毅在1整環(huán)管腦片兩側邀。測試目項目態(tài)量測呀項目僅主要可有管睛片內才力、也管片翅變形愿、鋼驅筋受途力、滿接縫夸張開缺、接劉縫壓圾應力鐘、螺咐栓應還力以繪及混洞凝土攻裂縫堆的產失生和峰發(fā)展還等。測縫計禍、混凝薯土應變梳計、鋼根筋計埋設好巴監(jiān)測元齊件的鋼格筋籠澆筑寶完成菜、養(yǎng)和護的就試驗癢用管稈片管片切迫割及切久割后的刺管片試驗支座下半環(huán)拼裝拼裝產完成析的試劈燕驗管聲片穿鋼絞僵線架賠對間拉懷梁組合源管片垂環(huán)加款載試嬸驗單環(huán)瞞管片以加載詳試驗管片裂軟縫接縫詞張開管片加門載破壞螺栓別抗拔皺試驗腳管片造破壞通過上百述在現斤場進行褲的管片蜂襯砌暗結構匹體原宋型加稼載試炭驗,捉我們殊驗證餃了管廣片結桌構及欲設計爆的合覽理性蔬,同痰時試挪驗結及果對漫我們言優(yōu)化特管片獨施工湖工藝痰,管笛片選誕型、亮拼裝快順序帆、螺竹栓緊也固等沫方案繼的優(yōu)糊化和叢改進竭提供封了重蒸要依需據,領具有稀重要偶的現岸實指踐導意臭義。3、開蓄展的澆主要慣研究為項目暗和階僚段成策果3.亞2超大皺直徑銅盾構和高水錄壓、斑長距機離、蛇淺覆魯土條朵件下蒸掘進霜施工坡技術鍛研究研究的誕背景益南京陸長江隧煙道盾構衣施工中足存在的慚重大風駐險點及野難點疫(1)江中娃水壓高候南京沾長江隧淋道盾構娘機工作逗壓力必約6.屬5b么ar濱,在同等克直徑及疊更大直宴徑泥水兇盾構項腰目中是肥世界最薄大的。東京灣芽海底隧晴道最大于水壓為6b慣ar隔,荷蘭綠原心隧道魄最大水術壓為5.陰5b泥ar;長援江上減的另世外兩斷條盾棵構隧挖道——上海泉滬崇妖蘇和清武漢餓過江凡隧道刊,最莊大水蘆壓為5~5.序5b孫ar。(2)江中拾段覆土蔥厚度小肯、水壓吵大,地拜層突變江中段怖最小覆希土厚度旦小于1倍盾奇構直霞徑,但尤其測是江傻南沖拆槽段區(qū)覆土槐厚度支僅有11m(0.7墓D),其樂前方以秋大坡度植覆土厚種度增加息,地形委起伏極序大,而蛋且地層招為粉細點砂以及礎礫砂、療卵石層竄,切削科面穩(wěn)定羅和泥水清壓力很芒難控制芝,稍有舟不慎,攝就有可摘能發(fā)生李泥水劈帥裂、江膜水倒灌殿事故。(3)一次肢掘進距氏離長,或高水壓渾下換刀匯困難15m級的超時大直徑西盾構一寨次掘進滔距離長挎近3公里殊。盾灰構穿射越的友地層例基本椒為砂務層,撒在石緒英含富量高帶的砂辯層中訂盾構貍機刀屢具磨挑損是賢軟土貍地層才中刀陽具磨溫損的10倍以縮慧上,怨刀具鞋磨損無嚴重隆。一猛旦刀窗具過鄙于磨基損,站難以藍掘進讓,被轉迫停繪機,菌將給清施工構帶來浩極大促的困窯難。費不僅寒工期渴、工像程質奸量難提以保加證,括在高塌水壓緣瑞的江吧底,私將有度塌方袍危險螞。高水壓尚、小覆即土盾構武掘進問俘題,主擁要是泥蕩水劈裂恰地層、川冒漿問濕題。國畢內外這貴方面研爛究成果綱很少,群沒有施等工經驗肯可供借碰鑒。大直慰徑高羊水壓昆盾構雷開挖桃面穩(wěn)鍋定問鐮題,速一直冠是困勇擾著槳國際碰盾構料界的妙難題介,特酬別在檢高水碑壓下莊、透脆水性圣大、辣穩(wěn)定兵性差絨的地芒層中眉掘進凳,還斑沒有辦很好劈燕的方痕法。刀具健磨損芬問題荷研究紗的資知料就殘更少凍,近謀年在貍地鐵希盾構字施工半中,融北京圣、廣鑒州、唉成都賠、沈音陽等捧地相勵繼出旺現刀腫具磨葛損等頭問題排,還筆沒有優(yōu)好的遼評價妙標準咸和措瞞施,暗特別鍋是在繭高水重壓下頃換刀皺,這慮方面依研究霸還沒融有展唉開。國內肆外研末究現械狀及朝研究臨基礎鑒于亦上述篩情況防,結樹合南集京長夠江隧壺道的每實際閱條件鉛,我窩們以聾南京追長江澆隧道梯工程猾為依車托,倦研究墻水底吐盾構駁隧道“高水周壓小踐覆土語施工示、長符距離掛掘進”兩個子貓課題的磁相關理赴論和針脈對性技押術措施祥,課題荷研究擬舞采用現面場試驗缺與監(jiān)測廈、室內焰模型實仇驗、理病論分析擇等技術耕手段,搬現場實零驗與監(jiān)渴測為主溉體,室潛內實驗形及理論秀分析為棗補充,真相互配孝合,以捏趨完善粥,達到“研究識成果茶服務誕于工煌程,撞減小杜工程燥施工則風險腐、節(jié)搏省工臭程投增資、怪確保你工程清安全泰、提醋高工絮程經黎濟性”的總體舅目的。研究較目標子課排題1:南京心長江隧澡道高水慈壓、小醬覆土盾賠構施工脫技術研譜究(1)構跳建泥象水劈浪裂壓遲力(役包括敬啟裂限壓力燃,伸啊展壓送力)砍、劈榜裂發(fā)翼生位媽置、雜劈裂利發(fā)生桶和伸娃展方棍向及牛伸展悼速度罰的力翁學模母型;(2)提出敘盾構掘軋進過程炕中地層援劈裂發(fā)患生與掘撞進參數基的關系俘,整理蛾出劈裂懇發(fā)生以衛(wèi)及泥水塑噴發(fā)的盾判別標讀準,提球出規(guī)避進泥水噴共發(fā)現象龜發(fā)生的環(huán)措施;(3)提出洗覆土厚賞度、水脅壓等與無盾構機蛛參數及付掘進參庫數的關雜系;(4)提出絞合理的顆最小覆膝土厚度欺及相應半的安全偶掘進模鐮式和掘事進參數棗。子課世題2:大型避泥水盾例構長距干離掘進彩研究(1)總傅結分隆析刀稈具磨年損數廉據,趟針對鞭南京啞長江銷隧道召具體寒工程初,建覆立磨宇損對族盾構墻掘進麗性能奏影響處評價衫體系海,提就出合芹理掘綿進參姐數和濾施工暑措施叼,增水大掘金進距逆離;(2)綜合酸各研究管手段,背提出盾映構刀具備切削機涂理和刀質盤優(yōu)化碗設計原吹理、針蜘對不同廣地層進你行刀盤松、刀具少優(yōu)化設央計分析腫。研究成喘果匯報右線初側始掘進摸段現場枕原位試額驗選取掉右線搶初始英掘進示長度135心m左右進錄行現場迷原位試奏驗右線初清始掘進教段現場深原位試平驗選取暗右線果初始煤掘進稈長度135熟m左右掏進行雪現場蛇原位襖試驗旬,是洋基于再以下據考慮咬:⑴該馳段盾構抽施工埋遍深淺,泰覆土厚煉度5.病5m~11升.6荷5m。⑵距謝離始發(fā)汪井75m左右有把一水塘襲。與江叉中淺覆他土段工躍況有相我似之處群。⑶該段施蠅工便于漿進行各耀種檢測基原件的額埋設和冶數據測防量。⑷可以誕進行街理論超分析辯和現覽場的血實際惹對比屬。右線嫩初始桶掘進標段地削層自均上而裕下分洗別為:②-3粘土④淤泥斧質粉質嫂粘土⑥淤進泥質交粉質慮粘土寬夾粉字土⑦-2粉土⑧粉細暢砂⑨粉趟細砂其中盾雙構穿越瘋地層主黎要為④槽淤泥質饅粉質粘剩土地層覽。該土奮層含水培量大,驅孔隙比遷大,滲取透系數艷小,強吧度指標劫小,屬均于典型酷的軟弱痕粘土。試驗目萌的1)泥水傲盾構固掘進騙對周啄圍地鄙層的常影響麥;2)小覆咐土泥雀水盾稠構掘白進合喂理的宰施工云參數逃;3)與壓戲力相關管的包括記泥水壓敲力和注嘆漿壓力闖的控制嬌指標;監(jiān)測景內容1)地表辱變形懷監(jiān)測捕:監(jiān)喉測隧因道橫塔向和腳縱向疼地表秀沉降茂,繪撇制橫灶向沉劃降槽啄和縱奮向沉貸降曲鴉線,門研究于地表乖沉降瘡隨盾介構推季進的科變化至規(guī)律氣;2)地層分竹層沉降麗和水平哭位移監(jiān)爹測:利封用測斜成儀監(jiān)測濤不同深吐度處地慶層水平見位移,有利用分佳層沉降醒儀監(jiān)測字不同深暴度處地片層豎向襖位移,餐根據水物平和豎浙向位移殼,判斷松盾構施禿工對土范體的擠承壓情況緊。3)原位水烈土壓力硬及孔隙復水壓力紀監(jiān)測:頂以雙膜收土壓力貧盒監(jiān)測嚇土體原拔位壓力交;利用認孔隙水腔壓力計龜記錄地蝴層孔隙猜水壓的備變化,砍為泥水街盾構掘櫻進尤其俱是小覆蘿土工況朵下掘進煤時泥水貞壓力和瞞注漿壓側力的設眾定提供于依據;4)選取砌第二含監(jiān)測花斷面躬,在漠臨近耕該斷均面前額盾構團以較證大泥情水壓指力掘挎進,染取得閱監(jiān)測桃數據至,與獨正常館泥水椅壓力務掘進稈時所債取得麻的各選項數溝據進背行對頸比分壯析,懇為江桌中小惡覆土漿段地拼層處歲理方傻案及燈施工咳參數物提供廈理論峽依據魄;5)優(yōu)化盾兩構施工值參數:替包括泥誦水艙壓報力、推妙力、推簡進速度配、出土筑量、壁傻后壓力彼和注漿信量、盾勇構姿態(tài)燦等。第一耐個斷效面為賽常規(guī)驅掘進粉監(jiān)測廢斷面肆。第二慨個斷男面為兼改變食泥水吳特性燃、泥兼水壓堡力、據推力霸、壁田后注尿漿壓邪力以僵及掘旨進速界度的進監(jiān)測中斷面絮。監(jiān)測斷湖面布置試驗分漢兩個區(qū)扔段,分塌別為在赤距始發(fā)戚井70餡m處(市覆土傭厚度8m)和12挽0m處(覆而土厚度11瓜m)淋。1)地兆表沉議降點腎布置2)地層分丈層沉降怪和水平禾位移監(jiān)往測點布提置第一監(jiān)漠測斷面該分層沉塵降和測痰斜儀布姿點(距希始發(fā)執(zhí)井70氣m,埋稿深約8m)第二何監(jiān)測給斷面爛分層抬沉降宜和測恨斜儀萌布點(距始銅發(fā)井12盞0勺m,埋雷深約11貢m)3)土壓力媽和孔隙昨水壓力擺監(jiān)測點尊布置第一監(jiān)華測斷面彩土壓力冊計和孔梢隙水壓股計布點(距始蹈發(fā)井75杜m,埋徒深約8槍m)第二監(jiān)右測斷面茄土壓力縱計和孔釋隙水壓冷計布點乒圖(距始貼發(fā)井125背m,埋糞深約11攻m)地層分蹦層沉降侵和水平碧位移監(jiān)緒測點土壓賄力和束孔隙虹水壓戴力監(jiān)騎測點監(jiān)測實艱施第一監(jiān)吩測斷面縱:按正瓜常設定崖掘進盾構切切口綠到達嚴離測陷點前30m時開勻始監(jiān)荷測地忙表變等形、區(qū)測斜劑、分煉層沉治降、狹土壓跳力及錄水壓猜力值住。其孫中地戚表變陽形、彩測斜傳及分像層沉經降每劈燕環(huán)測1次,測及量時間戰(zhàn)安排在失推進結稀束后進依行。土壓面力及征水壓呈力值君采集鎮(zhèn)頻率慨為每問環(huán)測3次。第二練監(jiān)測頸斷面誼:加恒大泥漸水壓殿力、解改變務泥水呆特性睛、以緣瑞更大怠推進特速度然掘進魔(根喬據第揪一斷斗面試蟲驗結薯果)監(jiān)測棋頻率考基本察與第提一斷且面相禁同,徹加大汪泥水四壓力駁、改露變泥銷水濃摟度、辟壁后獲注漿辨壓力掉較大籍、掘用進速俘度快梯條件因下進兩行監(jiān)狂測。云分層尤沉降壇、土仰壓力忘及孔嚇隙水列壓力器是監(jiān)雀測重陰點。125陪m斷面巧地表剖沉降映發(fā)展類過程120婦m斷面3#孔縱耗向水椅平位德移3#孔土咱壓計允土壓劑變化2#孔孔隙屯水壓變道化趨勢1、通組過右襯線初赤始掘澤進段猴現場倦原位享試驗輛取得游的監(jiān)敗測數廚據,嗚我們番通過鋤進行市對比樣分析虎,對蟻監(jiān)測琴方案洋進行戀了優(yōu)交化調求整(乒觀測嚷點加織密、閑泥水鹿采用姜分步沈加壓威、掘們進速泊度調縣整、惡加壓尚產生下劈裂煌等)餡,繼薄續(xù)在霉左線賢進行盜試驗狠監(jiān)測嫁。2、通戰(zhàn)過進惹行左碌右線眉原位它試驗攏,將途成果懶應用暫到室候內盾鍛構掘堂進泥周水劈史裂試梨驗裝餡置上交,通堆過理到論分圣析、輩原位先試驗印、室擔內模初型試爆驗等謹一系勵列手備段,膽完善寒江中上淺覆恩土段螺的施包工方辰案,烤確保秋該段諸施工廣安全件順利代進行辜。3、根理據理劑論計螞算分燒析、壘現場誦原位比試驗岡數據逐統計嫂分析紫、掘趣進泥曲水劈妻裂試臥驗裝迅置模爪擬,伯形成小了非厘拋填跟方式要穿越游江中編沖槽背段淺含覆土浩的施鏡工方哄案并哪通過莊專家樂評審元,我寬們嚴壘格按電照評曠審的城方案側實施侵,于20包09年4月7日-4月12日安爬全順健利穿脈越江孝中沖恨槽超左淺覆牛土段耍,比寬原計墊劃提嶺前了7天時間慌,成功彼克服了荷覆土薄潑、水壓凈大、透童水強,英極容易爸發(fā)生擊拘穿冒頂極、江底億沉降、羞坍塌的最巨大風跳險,破續(xù)解了在五強透水萄地質、革不進行致河床處貝理等條聽件下穿耳越江中鋒沖槽淺舉覆土的助施工技鼻術難題銷,填補塵了國內助同類施眼工的空由白,積杰累了寶拒貴經驗。泥水盾挎構長距秧離掘進僅研究刀盤脅的基聾本結銜構南京腹長江偏隧道枝盾構監(jiān)刀盤西形式款為輻臘條面響板式坐,直散徑為14它.9己3m嘉,重量裕達40陳0t,由6個主輻寺臂(1#違-6鴉#)和6個輔助筑輻臂(1#丑-6拳#)組塞成,山主輻納臂上稻安裝壺先行晨刀、住刮刀結和小秧鏟刀汁,輔晃助輻劉臂上墻安裝跟大鏟緣瑞刀,甘刀盤發(fā)的開牽口率布約為30%。1#主輻臂6#主輻考臂5#主輻亞臂4#主輻臂3#主輻臂2#主輻臂2、刀座具的根基本速結構南京贈長江瓦隧道罪盾構召機配雹備刀纏具總京數量膝為22露5把(從仔開挖軌企跡上說協是30甚9把)改,刀藝具由廢先行付刀、烘刮刀笛、鏟惕刀和鑼仿形學刀四伏種組刺成。先行刀16把,高出刀盤250mm刮刀189把(常壓可更換刀71把,固定刀118把),刮刀高出刀盤200mm。小鏟刀3對,安裝在1#-3#主輻臂上,鏟刀高出刀盤200mm。
大鏟刀6對(覆蓋31#~38#刮刀的開挖軌跡),安裝在1#-6#輔助輻臂上,鏟刀高出刀盤200mm。南京線長江晴隧道音盾構灶在掘秧進中期,尤承其是唉在砂帆礫石撫地層慨中掘問進遇桐到的眠主要龜問題擦是:⑴刀具桌磨損過疾快。⑵刀具息磨損過冒度。38批#刀磨捐損后38#刀磨為損前38#左側考慮到慰刀具存貸在的上微述問題述,我們瓦對刀具衛(wèi)形式、冰加工工針藝等各勤方面進聾行分析憶和研究奔,并根炎據研究療結果對等刀具進熟行了三吵種改進普方案設業(yè)計,以貝適應礫昏砂層掘租進。在照現場取74馬2~79訓2環(huán)(50環(huán))變作為窮改進翠刀具餡應用光試驗作段,浴不同擋改進序方案雀刀具臉分別督安裝政在同尸一軌況跡,脹以檢還驗各甲自優(yōu)及缺點重。通過50環(huán)試驗董段統計爆,對三豪種改進鵝方案進券行了對雁比分析賴:方案I新改于進刀叛具總拼體性迷能比是原裝吉刀具尸有很頁大提界高,姓但崩椒齒現臺象依計然嚴獅重,趣四把救刀中掩有3把出伴現崩逝齒現短象,吐由于仍合金盛頭部茶倒角摘較尖擇銳,經導致雀正常似磨損邊量也欣偏大蘇(7m證m左右廈;方案II改進刀奸具主要帥表現在摘兩排合更金之間宇刀體磨徹損較嚴悉重,合穿金耐磨襪性能較應好,合畫金崩裂塊和整體蹲脫落趨所勢嚴重曠,36#刀(薯左)淺兩排歪合金狗全部鍛崩裂貪;方案III刀具表濾現最好追,所有箱刀具均濾未出現滑任何崩瘡齒現象詞,自然厚磨損也攔很小,設幾乎全墾在3怒mm以內。由于方持案III性能表瞎現總體稱良好,等故以改狹進方案II栽I刀具長性能密為計工算依培據,搏理論脆計算勻掘進特距離尚分別爭為38曉#刀具40答0筆m,24而#~37慕#刀具漢在700~100抖0m之間,肚其余在100蜂0m以上詢,考惰慮合妖金崩您裂或趣其他躍原因促對刀縣具壽蜘命的笛不預晃期影葡響,歸安全衰系數化取2,38#刀具蘆掘進早距離小為200馬m,其旅余刀爪具掘陽進距斗離在30輕0地m以上。通過豪在施抱工過要程對國刀具鐵磨損捎的分漢析以囑及進巷一步貧的改敞進與罷工程譽應用蟻,大攤大加呈深了鐵我們族對礫微砂地衛(wèi)層刀留具切喇削機母理、誤刀具拖選型桐、刀寒具設拼計的赴理解新與認姥識,莖換刀這距離鄙由改裹進前農的50環(huán)(10策0泥m)普遍餡提高到抽改進后帶的300環(huán)(60臨0出m)以摟上,活工程誦效益炭顯著門,對惠以后唉類似斗工程闊提供輩了一蠢個很夢好的潑借鑒妙案例虛,意翅義深申遠重返大。左線到弄達接收茂井后,揚部分刀費具照片納,可以葵看出改勉進后的尾刀具全徹部表現交為正常桑磨損,堤未見合啊金崩裂乖脫落?,F場應夏用情況灰:在現樓場實際濾施工時柄,方案III刀具障更換薪距離窩普遍軍在30斜0環(huán)以玩上,照幾乎盾未出勇現合壘金崩邊裂脫布落等舅現象魯,與賭掘進傭距離努估算寺結果牙基本玻一致筑。方潑案II箱I改進刀上具在后株續(xù)施工錘最長掘光進距離郊達到了363環(huán)(27煉#刀具)使。3、開展經的主要得研究項印目和階儲段成果開展盾蛇構隧道組施工三杠維數值睬可視化毫仿真模晝擬技術適研究,甩通過進劉行隧道旗始發(fā)和稼接收、遭穿越長枯江大堤晶、最淺蠅覆土層誤施工、袍復合土仔層施工團、兩條錢隧道臨掏近超越側施工的寫三維可捕視化仿削真模擬啟,達到次如下目你的:1)通內過三礦維可舞視化碌仿真掏,分旬析隧砌道施勿工中機發(fā)生速地表捷冒漿顧或塌啦陷、妖地表盜沉降超過大中、進小出洞術土體態(tài)大量好流失縫等施日工事騙故的銀可能舊性。鑄分析景發(fā)生哄隧道灘施工蟻事故鈴的機嗽理、站原因起和關趕鍵影笑響因欺素,塵提出天防范貫施工稍事故希的措貧施,拳評價評和驗宿證防攔范措冊施的相有效繼性和蜓合理米性。2)針對菜南京長富江隧道測的結構危特點、毅環(huán)境條厭件和施駱工方案曉,通過趙三維可堡視化仿寶真,對董多種施裂工方案援進行比恢較分析彩,評價做施工方近案的優(yōu)映缺點,鎮(zhèn)并對優(yōu)脈選出來穴的施工雄方案進活行施工疫參數優(yōu)贊化,實駝現施工猾參數的蠶最優(yōu)匹閥配。3.3超大直淡徑盾構腦隧道施論工三維駁數值可主視化仿運真模擬特技術研暮究基于三短維重構鈴幾何模遷型建立甚的三維躍有限元藏模型-整體圖模型犬整體樂長600揪m,寬度203符m,起耗始高京度10旺4m,單晴元總垂數約10佛0萬。單裂步掘進謠步長為2m。盾構機裁出洞施墾工有限襯元模型分析孟內容委:擬析定施腥工方格案下皂的盾粥構機增位移削差、架開挖內面位蘋移、施地表錦位移盾構機姥位移差珠:盾構色機尾部陪垂直位奏移減去瘦頭部的該垂直位秩移,正段值表示爬盾構機世磕頭,眼負值表稻示盾構趟機抬頭鮮。開挖面麥的位移訊:即掌貍子面位蓄移,負似值為土救體涌出棄方向,頌正值為抱盾構機汗前進方瘦向。盾構揪機的俗豎向哀位移開挖面酒的位移地表沉局降云圖同一監(jiān)忌測位置虛,不同蝕時刻沉拳降槽同一時蘿刻,不輛同監(jiān)測窮位置沉衰降槽監(jiān)測聽位置陵為第20環(huán)襯砌凱處該時戰(zhàn)
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