盾构不满舱气压辅助模式下开挖面稳定性分析与对比掘进试验

作     者：李琛 江玉生 邵小康 刘泉维 杨志勇 LI Chen;JIANG Yusheng;SHAO Xiaokang;LIU Quanwei;YANG Zhiyong

作者机构：中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 青岛市地铁六号线有限公司青岛266427 

出 版 物：《铁道标准设计》 (Railway Standard Design)

年 卷 期：2024年第68卷第10期

页      面：159-168页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(U1261212) 

主　　题：盾构 开挖面稳定性 气压辅助掘进 气体损失量 极限平衡法 掘进参数 

摘      要：盾构“气压辅助掘进模式相较于传统的“土压平衡掘进模式,其开挖面平衡机理更为复杂,地表变形和掘进参数特点与常规满舱土压平衡掘进模式存在明显差异。为对盾构气压辅助掘进模式下的开挖面稳定性进行定量化评估,并确定合理的气压设定值,利用极限平衡法考虑滑裂面空间曲面特点,提出适用于气压辅助掘进模式的开挖面整体稳定性评价方法。在Krabbe公式的基础上,考虑地层的成层性和地下水影响,对气体损失量计算公式进行改进。此外,结合相同地层条件下盾构不同掘进模式的对比掘进试验,对开挖面的整体稳定性、气压损失、地表沉降和掘进参数进行对比分析。研究结果表明:根据提出的整体稳定性评价方法和气体损失量计算方法对本工程试验段进行分析,地层满足气压辅助掘进的整体稳定性,选配的空压机具备该地层气压稳定的功率,气压设定值满足工程安全性要求;气压辅助掘进模式相较于满舱土压平衡模式总推力和刀盘扭矩分别下降35%和44%,而推进速度提升173%,能量消耗减小66%;气压辅助掘进模式引起的地层损失率较高,地表沉降相对较大。