《双模式盾构机施工技术》

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任务来源:项目任务来源属于自选项目。应用领域:属于地下工程施工领域,涉及到在复合地层中的双模式盾构机施工,可根据地质变化、地面环境变化的需要进行模式切换,安全、快速。主要技术内容:其关键技术内容包括:1、双模式盾构机兼具土压平衡、泥水平衡盾构机的功能;2、模式选取原则的确定;3、盾构机操作控制技术;4、掘进控制系统改进技术;5、过上软下硬施工技术。该技术兼有土压盾构快速掘进和泥水盾构沉降控制好的功能,在地质和地面环境方面实现了最广泛的通用性,特别适应于华南地区的复合地层和西部地区的砂砾卵石层。通过优化盾构机结构设计,使其在复合地层适应性更广;通过地质勘察对地层情况进行分析,以及沿线的地面调查,根据地质变化情况及地面环境变化情况合理选择泥水或土压掘进模式,随时实现安全、快速的切换;制定掘进参数等多方面手段进行控制,研究确定泥水土压双模式盾构掘进施工的风险控制。弥补泥水或者土压盾构机单一功能的不足,能够保证安全、优质、高效、快速的掘进。不需装拆任何部件,就可以安全、快速实现切换。与国内外同类技术比较近年,在国家产业政策的大力支持下,国产盾构机也逐渐追赶上来,在系统设计、刀盘设计等方面也有所突破,摆脱了对国外技术力量的依靠,但在盾构机自行研发方面还是未能取得突破,特别是适用于复合地层的盾构机尚处空白。尚未有同时兼有土压盾构快速掘进和泥水盾构沉降控制好等功能为一体,可随时切换模式的盾构机。双模式盾构机施工技术,特别适合在穿越行进地区的地质情况变化较大,较为复杂的地段,可有效克服单一掘进方式的盾构机容易出现掘进困难,影响施工工期,增加工程成本,对城市轨道交通的建设造成不利影响的因素。融合土压、泥水两种盾构机为一体的盾构机国际尚无先例,双模式盾构施工技术属起步阶段,该项目技术成功实施后将会引发盾构制造以及盾构施工领域一场新的技术变革,具有里程碑的意义。该公司的成功运用对今后施工具有指导意义和借鉴作用。成果的创造性和先进性:(1)兼具土压平衡盾构机、泥水平衡盾构机的功能,不需装拆任何部件,就可以安全、快速实现切换。并实现两种模式可相互配合相互利用。(2)能够通过置换各种不同的配置刀具来适合两种模式情况下,盾构机在复合地层、砂层及岩层的施工要求。(3)根据土压平衡盾构及泥水平衡盾构的施工优势,依据盾构隧道沿线地下与地表环境条件和隧道穿越地层的条件。合理划分隧道采用泥水或土压模式的施工地段,确定隧道区间的最优施工方案。(4)适应性强。在地质和地面环境方面实现了最广泛的通用性,特别适应于华南地区的复合地层和西部地区的砂砾卵石层。确保施工安全、质量、进度要求。(5)掘进控制系统改进。提高能量转换、减少隧道噪音、降低隧道温度,节能环保等优点;配有P0泵有效减少泥饼;采用的单液同步注浆系统加二次双液注浆补充注浆的组合配置,极大提升盾构机背填注浆的能力。社会经济效益:该技术应用在广州市轨道交通九号线施工2标,区间采用两台泥水/土压双模式盾构机掘进施工,具备土压平衡掘进和泥水掘进功能,并成功实现掘进模式切换。两种模式切换不需在特定条件下进行装拆任何部件,只需按规定程序操作便能根据地层、环境变化的需要随时实现安全、快速的切换。双模式盾构机施工技术在实际应用中既具备土压盾构机掘进高效的特点,又能达到泥水盾构机沉降控制精度高的优点。施工沉降小,有利于地面建筑物的保护;施工速度快,较大地提高了经济效益和社会效益;施工用人少,降低了劳动强度、降低了材料消耗;另外,掘进速度快,工期比较容易得到保证,在城市长距离掘进时,最少扰市扰民,最少拆迁占地,总体上环保经济。该技术顺应了盾构隧道施工的发展趋势,有极大的推广及应用价值。

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