砂卵石地層土壓平衡盾構掘進刀具磨損研究.pdf

1、砂卵石地層土壓平衡盾構長距離掘進是國內外罕見的難題。在這種地層施工，盾構刀具磨耗嚴重，容易破損、脫落。掘進中一旦出現這類情況，將導致刀盤扭矩上升，盾構推進困難，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的最長距離很有意義。 刀具與圍巖的作用實際上屬于土壤-機械系統(tǒng)的相互作用。本文在詳細調研國內外相關理

2、論研究成果和工程實例的基礎上，以北京地鐵五號線18標和四號線14標為工程背景，利用現場試驗、理論分析及室內試驗等手段從機械與土壤兩方面入手，對北京砂卵石地層土壓平衡盾構掘進刀具磨損的問題進行了研究，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系。在此基礎上得出了砂卵石地層土壓平衡盾構應選擇的刀盤形式，刀具布置方式，及刀具的幾何參數。

3、 (2)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進行了分析研究，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)對大量的現場監(jiān)測數據進行了統(tǒng)計回歸分析，得出了北京砂卵石地層的刀具磨損系數，并結合施工實踐，得出土壓平衡盾構在采用合理的刀盤形式、刀具配置及添加劑的基礎上，長距離掘進2000m左右不換刀是完全可能的。 (4)基于大量的實