盾构在硬岩及软硬不均地层施工技术研究

论文摘要

盾构法修建地铁隧道先后始于上海地铁,广州地铁,目前已应用于南京、深圳、北京、天津等城市地铁工程。盾构法一般适应于均一的软土、软岩地层或砂层及其互层,广州地铁三号线【大石南～汉溪区间】盾构工程隧道局部在微风化岩层中通过,岩石单轴抗压强度达113Mpa,钻孔时揭露有抗压强度达156.5Mpa的硅化角砾岩,且软硬岩层互为夹层现象普遍发育,岩层均一性差,对盾构法施工极为不利。课题以工程项目为依托,资料调研、理论研究、室内试验、现场验证相结合的方法,对盾构在硬岩地层施工的适应性、硬岩地层掘进刀具的管理、长距离硬岩地层矿山法开挖管片衬砌施工技术等进行了专项研究,取得了以下主要创新性成果:(1)通过对滚压破岩和切削破岩的理论分析,为盾构机刀盘的重新设计制造及刀具的布置提供了有价值的依据,对螺旋输送机及配套系统进行了改造,掌握了硬岩地层条件下盾构刀盘、刀具的设计技术及刀具布置方法。(2)总结研究了不同刀具在硬岩地层及软硬互为夹层地层中掘进的刀具磨耗规律,对刀具更换位置的选择进行了研究,提出了刀具的更换原则以及刀具更换与维修方法。(3)对短距离硬岩地层及软硬互为夹层地层施工技术的研究和使用,创造了盾构机在复杂地层中施工的新纪录,研究成果居行业领先水平。(4)在长距离硬岩地层掘进施工中,创造性地采用了矿山法开挖管片衬砌施工工法,在盾构机到达前,利用区间隧道的风井作为施工

论文目录

• 符号说明
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 主要研究内容及关键技术
• 1.3 主要研究成果
• 1.4 主要研究方法
• 2 工程概况
• 2.1 引言
• 2.2 工程地质
• 2.3 隧道穿越的岩层及岩性
• 2.4 土石工程分级
• 2.5 水文地质
• 2.6 不良地质及特殊地质
• 2.7 需进行的研究工作
• 3 盾构机改造后对硬岩地层掘进的适应性研究
• 3.1 引言
• 3.2 刀盘改造后对硬岩地层掘进的适应性研究
• 3.3 螺旋输送机改造后对硬岩碴土输送的适应性研究
• 3.4 辅助系统改造后的适应性研究
• 3.5 盾构改造后应用效果
• 4 刀具管理研究
• 4.1 引言
• 4.2 刀具破岩机理
• 4.3 刀具选择及布置
• 4.4 刀具的更换
• 4.5 刀具磨损使用状况研究
• 4.6 刀具维修
• 4.7 刀具管理软件
• 4.8 本章小节
• 5 短距离硬岩、软硬不均地层的施工
• 5.1 引言
• 5.2 探明工程地质情况
• 5.3 换刀的科学性
• 5.4 掘进参数的选择
• 5.5 掘进方向的控制和调整
• 6 长距离硬岩地层施工技术研究
• 6.1 引言
• 6.2 矿山法隧道施工参数研究
• 6.3 到达段隧道盾构法掘进
• 6.4 盾构机空载推进管理
• 6.5 管片安装及变形控制研究
• 6.6 背衬回填技术研究
• 6.7 盾构机姿态控制
• 6.8 机具设备及劳力组织
• 6.9 安全质量控制
• 6.10 应用效果评价
• 6.11 本章小节
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录