北京地鐵砂卵石地層盾構(gòu)施工刀具磨損研究.pdf

1、砂卵石地層盾構(gòu)長距離掘進(jìn)是國內(nèi)外罕見的難題。在這種地層施工,盾構(gòu)刀具磨耗嚴(yán)重,容易破損、脫落。掘進(jìn)中一旦出現(xiàn)這類情況,將導(dǎo)致刀盤扭矩上升,盾構(gòu)推進(jìn)困難,甚至無法施工,被迫開艙換刀。這很易引起開挖面坍塌,給整個工程的工期、造價帶來嚴(yán)重的影響,甚至威脅人的生命。因此,研究如何減少砂卵石地層刀具磨損,探明砂卵石地層不換刀可能掘進(jìn)的最長距離很有意義。 刀具與圍巖的作用實際上屬于土壤一機(jī)械系統(tǒng)的相互作用。本文在詳細(xì)調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)理論研究成

2、果和工程實例的基礎(chǔ)上,以北京地鐵五號線18標(biāo)和四號線14標(biāo)為工程背景,利用現(xiàn)場試驗、理論分析及室內(nèi)試驗等手段從機(jī)械與土壤兩方面入手,對北京砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)刀具磨損的問題進(jìn)行了研究,取得了下列研究成果： (1)系統(tǒng)分析了各種刀具的工作原理,及其磨損原因和影響因素。研究了刀盤、刀具形式及刀具的排列布置與各種土層的適用關(guān)系。在此基礎(chǔ)上得出了砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)應(yīng)選擇的刀盤形式,刀具布置方式,及刀具的幾何參數(shù)。 (2

3、)通過地勘資料和多組顆粒分析試驗對北京砂卵石地層的性質(zhì)進(jìn)行了分析研究,研制出了一種高效環(huán)保的泡沫泥漿混合添加劑,施工實踐證明它能有效改良砂卵石地層的流塑性,降低刀盤扭矩,大大減少刀具磨損。 (3)對大量的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計回歸分析,得出了北京砂卵石地層的刀具磨損系數(shù),并結(jié)合施工實踐,得出土壓平衡盾構(gòu)在采用合理的刀盤形式、刀具配置及添加劑的基礎(chǔ)上,長距離掘進(jìn)2000m左右不換刀是完全可能的。 (4)基于大量的實測數(shù)據(jù),