南京水下隧道工程盾構(gòu)施工技術(shù)

一、工程總體情況介紹1、南京長(zhǎng)江隧道工程項(xiàng)目概況2、南京長(zhǎng)江隧道工程特點(diǎn)、難點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)3、設(shè)備情況簡(jiǎn)介二、南京長(zhǎng)江隧道工程施工情況綜述三、開展的技術(shù)攻關(guān)和施工綜合技術(shù)研究1、研究背景和意義2、南京長(zhǎng)江隧道創(chuàng)新之處3、開展的主要研究項(xiàng)目和階段成果水下隧道工程盾構(gòu)施工技術(shù)一、工程總體情況介紹

1、項(xiàng)目概況

南京長(zhǎng)江隧道工程盾構(gòu)隧道設(shè)計(jì)為雙向、雙洞6車道，其中左線盾構(gòu)隧道長(zhǎng)3022m，右線盾構(gòu)隧道長(zhǎng)3015m。隧道采用兩臺(tái)直徑Φ14.93m泥水盾構(gòu)，由江北始發(fā)井出發(fā)，同向掘進(jìn)施工。盾構(gòu)隧道水文地質(zhì)情況盾構(gòu)隧道工程區(qū)段屬長(zhǎng)江河床及高河漫灘，地形開闊平坦。地表主要為農(nóng)田、水塘、苗圃等。盾構(gòu)穿越江面寬度約2600m，高水位多年平均值8.37m，最大水深約28.8m。隧道通過地段主要地層分布為粉細(xì)砂、礫砂、圓礫和強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖。盾構(gòu)隧道管片盾構(gòu)隧道管片內(nèi)徑13.30m，外徑14.50m，厚度60cm。每環(huán)襯砌由10塊管片組成，環(huán)寬2m。管片拼裝設(shè)計(jì)為7塊標(biāo)準(zhǔn)塊、2塊相鄰塊和1塊封頂塊，分Z型Y型兩種管片模式。管片設(shè)計(jì)強(qiáng)度C60，防水等級(jí)S12。一、工程總體情況介紹2、南京長(zhǎng)江隧道工程特點(diǎn)、難點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)南京長(zhǎng)江隧道是一項(xiàng)世界矚目的宏偉工程，南京長(zhǎng)江隧道工程面臨一些世界級(jí)的技術(shù)難點(diǎn)和挑戰(zhàn)。本工程特點(diǎn)、難點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)主要包括以下六個(gè)方面：⑴盾構(gòu)直徑超大荷蘭的綠心隧道盾構(gòu)機(jī)直徑14.87m，是目前世界上已建成的直徑最大的盾構(gòu)工程。南京長(zhǎng)江隧道盾構(gòu)機(jī)直徑14.93m，是目前世界上直徑最大的盾構(gòu)機(jī)之一，直徑超過世界上已建成的最大盾構(gòu)隧道。雖然盾構(gòu)機(jī)尺寸的增大僅是數(shù)字的增大，但是由于盾構(gòu)機(jī)尺寸的增大帶來的則是施工難度和風(fēng)險(xiǎn)的幾何增長(zhǎng)，盾構(gòu)機(jī)直徑的超大帶來的一系列問題是施工面臨的挑戰(zhàn)之一。

⑵水壓力高南京長(zhǎng)江隧道盾構(gòu)機(jī)工作壓力高，最大達(dá)到6.5㎏/㎝2（即相當(dāng)于65m水頭壓力），在超大直徑盾構(gòu)水下隧道項(xiàng)目中是世界最大的。⑶地層透水性特強(qiáng)長(zhǎng)江南京水域的江中主要為粉細(xì)砂地層，以及部分礫砂、卵石層，砂層透水系數(shù)是粘土層的千倍以上，在如此高透水性地層條件下，而最大水壓力達(dá)到6.5㎏/㎝2，所有的水頭壓力均直接作用在隧道上，江底隧道掘進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)是巨大的，如何安全、順利完成施工是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題。

⑷水下一次掘進(jìn)距離長(zhǎng)，刀具保護(hù)要求極高南京長(zhǎng)江隧道長(zhǎng)度超過3km，而且地層條件復(fù)雜，以砂層為主：①如果在同等地質(zhì)條件下，由于盾構(gòu)直徑超大，南京長(zhǎng)江隧道3km的掘進(jìn)相當(dāng)于直徑6.3m的地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)17km。②同樣的盾構(gòu)機(jī)刀具，在石英含量高的砂層中盾構(gòu)機(jī)刀具的磨損是軟土地層中的10倍以上，也就是說：南京長(zhǎng)江隧道盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)完成3公里長(zhǎng)的江底隧道，相當(dāng)于同樣直徑的盾構(gòu)機(jī)在軟土地層中掘進(jìn)30公里。因此刀具的保護(hù)是施工中必須克服的難題。⑸盾構(gòu)始發(fā)和接收超淺埋按照一般作法，盾構(gòu)機(jī)始發(fā)和接收覆土厚度一般不宜小于1倍盾構(gòu)機(jī)直徑，而本工程權(quán)衡深基坑和盾構(gòu)出洞雙重困難，選擇盾構(gòu)機(jī)始發(fā)埋深僅為0.37倍盾構(gòu)直徑（5.5m），在國(guó)內(nèi)是埋深最淺的；除了荷蘭綠心隧道以外，世界上還沒有更淺埋深盾構(gòu)始發(fā)范例。另一方面來說，盾構(gòu)超淺埋始發(fā)和接收的順利實(shí)現(xiàn)，對(duì)我們以后進(jìn)行類似工程建設(shè)提供了重要參考和依據(jù)，并且盾構(gòu)隧道埋深的減少將會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)盾構(gòu)施工技術(shù)進(jìn)步。⑹江底盾構(gòu)覆土厚度淺由于受客觀條件的制約，線路縱坡設(shè)置雖然達(dá)到最大規(guī)范坡度，但是在盾構(gòu)到達(dá)井一側(cè)的江底，有一江中沖槽段，該沖槽段盾構(gòu)最小覆土厚度僅有11m（僅有0.7倍盾構(gòu)直徑）。而且該段地層為高透水性、松散的粉細(xì)砂層，水深卻高達(dá)20多米，在這樣高水壓、淺覆土極端困難的條件下進(jìn)行隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)極大，這也是南京長(zhǎng)江隧道面臨的難題和挑戰(zhàn)。鑒于于南南京京長(zhǎng)長(zhǎng)江江隧隧道道面面臨臨的的上上述述六六大大技技術(shù)術(shù)難難題題和和挑挑戰(zhàn)戰(zhàn)，，在在沒沒有有現(xiàn)現(xiàn)成成經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)可可供供借借鑒鑒的的情情況況下下，，為為了了安安全全順順利利完完成成這這項(xiàng)項(xiàng)史史無無前前例例的的工工程程施施工工，，我我們們建建立立了了三三級(jí)級(jí)專專家家體體系系，，堅(jiān)堅(jiān)持持依依靠靠專專家家團(tuán)團(tuán)隊(duì)隊(duì)的的智智慧慧，，為為工工程程施施工工保保駕駕護(hù)護(hù)航航：：1、以錢七虎院士為首的專家委員會(huì)2、以梁文灝院士為首的現(xiàn)場(chǎng)專家組3、由具有豐富施工經(jīng)驗(yàn)的國(guó)內(nèi)外相關(guān)專家組成的工地專家組自2006年以以來來,我們們先先后后聘聘請(qǐng)請(qǐng)國(guó)國(guó)內(nèi)內(nèi)外外盾盾構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)備備、、盾盾構(gòu)構(gòu)隧隧道道施施工工相相關(guān)關(guān)的的業(yè)業(yè)內(nèi)內(nèi)知知名名專專家家共共計(jì)計(jì)25位（（包包括括錢錢七七虎虎院院士士、、梁梁文文灝灝院院士士、、日日本本專專家家秋秋源源、、法法國(guó)國(guó)布布依依格格專專家家龍龍尚尚等等）），，分別別針針對(duì)對(duì)施施一一系系列列技技術(shù)術(shù)難難題題進(jìn)進(jìn)行行了了專專題題論論證證，，截截至至目目前前已已經(jīng)經(jīng)在在現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)召召開開了了35次專家評(píng)審審會(huì)，有有力的推推動(dòng)了隧隧道建設(shè)設(shè)的安全全順利進(jìn)進(jìn)展。3、設(shè)備情情況簡(jiǎn)介介根據(jù)南京京長(zhǎng)江隧隧道穿越越地段水水文和地地質(zhì)特點(diǎn)點(diǎn)，我們們量身定定做了兩兩臺(tái)德國(guó)國(guó)海瑞克克公司生生產(chǎn)的直直徑為14.93m的泥水平平衡盾構(gòu)構(gòu)機(jī)進(jìn)行行南京長(zhǎng)長(zhǎng)江隧道道施工。。根據(jù)南京京長(zhǎng)江隧隧道工程程的要求求，盾構(gòu)構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)具有如如下先進(jìn)進(jìn)性：1、刀盤刀刀具設(shè)計(jì)計(jì)有71把能夠在在常壓下下進(jìn)行更更換的刀刀具，且且安裝了了磨損監(jiān)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)。2、主驅(qū)動(dòng)動(dòng)：帶有有特殊壓壓力裝置置的密封封系統(tǒng)符符合高工工作壓力力，在盾盾構(gòu)機(jī)軸軸心部分分中部達(dá)達(dá)到7.5bar的要求。。3、主軸承承設(shè)計(jì)壽壽命達(dá)：：17,600小時(shí)。4、先進(jìn)的的PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了故障障自動(dòng)報(bào)報(bào)警，確確保盾構(gòu)構(gòu)機(jī)處于于良好工工作狀態(tài)態(tài)。5、盾體⑴設(shè)計(jì)計(jì)有大型型碎石機(jī)機(jī)，可以以破碎直直徑達(dá)到到1.2m的石塊。。⑵先進(jìn)進(jìn)的沖洗洗沖刷系系統(tǒng)減少少了開挖挖艙內(nèi)碴碴土粘結(jié)結(jié)或大量量碴土沉沉積的情情況。⑶盾體體設(shè)計(jì)有有錐度（（由三個(gè)個(gè)直徑組組成），，即使使在施工工過程中中遇到長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)間停停機(jī)的情情況，恢恢復(fù)推進(jìn)進(jìn)時(shí)仍能能確保盾盾構(gòu)機(jī)輕輕松前進(jìn)進(jìn)。6、盾構(gòu)機(jī)機(jī)的操作作采用氣氣泡調(diào)節(jié)節(jié)技術(shù)，，能夠保保證支撐撐壓力的的精確率率為+/-0.05bar。在不穩(wěn)穩(wěn)定的、、混合地地層中能能夠安全全地進(jìn)行行隧道開開挖操作作，外界界壓力的的變化不不會(huì)對(duì)開開挖面的的穩(wěn)定造造成影響響，沉降降控制在在+20mm～-40mm之間。7、盾尾專專門設(shè)計(jì)計(jì)了用于于高工作作壓力的的的密封封系統(tǒng)，，包括3道鋼絲刷刷、1道鋼板束束和1個(gè)應(yīng)急密密封。8、盾構(gòu)機(jī)機(jī)的主要要部件都都設(shè)計(jì)用用于長(zhǎng)距距離隧道道掘進(jìn)工工程（超超過15公里）。。二、南京京長(zhǎng)江隧隧道工程程施工情情況綜述述南京長(zhǎng)江江隧道工工程自2005年3月29日開工以以來，經(jīng)經(jīng)過四年年來的努努力，相相繼完成成了以下下工作：：1、克服了了國(guó)際融融資和國(guó)國(guó)際招標(biāo)標(biāo)程序復(fù)復(fù)雜、不不可控因因素多的的困難，，按期完完成盾構(gòu)構(gòu)機(jī)及配配套設(shè)備備的選型型和采購(gòu)購(gòu)工作；；2、用5個(gè)月的時(shí)時(shí)間完成成了按正正常工期期需要一一年才能能完成的的江北工工作井全全部土建建任務(wù)；；3、僅用58天時(shí)間就就完成了了正常需需要近五五個(gè)月時(shí)時(shí)間的盾盾構(gòu)機(jī)組組裝，第第一臺(tái)盾盾構(gòu)機(jī)于于08年1月15日試掘進(jìn)進(jìn)，2月27日正式掘掘進(jìn)，目目前已掘掘進(jìn)2300米；第二二臺(tái)盾構(gòu)構(gòu)機(jī)于08年5月16日破門進(jìn)進(jìn)洞，2009年5月20日，左線線隧道實(shí)實(shí)現(xiàn)貫通通；4、3043環(huán)管片生生產(chǎn)已經(jīng)經(jīng)于08年11月13日全部完完成，其其工藝控控制水平平和質(zhì)量量達(dá)到世世界先進(jìn)進(jìn)水平，，箱涵已已于08年7月30日提前兩兩個(gè)月完完成了3082塊的全部部生產(chǎn)任任務(wù)；5、梅子洲洲接收井井自07年9月份開始始分段開開挖，08年6月25日提前5天完成全全部土建建施工，，保證了了盾構(gòu)機(jī)機(jī)的到達(dá)達(dá)接收。。三、開展展的技術(shù)術(shù)攻關(guān)和和施工綜綜合技術(shù)術(shù)研究1、研究背背景和意意義2、南京長(zhǎng)長(zhǎng)江隧道道創(chuàng)新之之處3、開展的的主要研研究項(xiàng)目目和階段段成果三、技術(shù)術(shù)攻關(guān)、、關(guān)鍵技技術(shù)研究究的開展展情況1、研究背背景和意意義目前國(guó)際際上修建建的大型型跨江、、跨海隧隧道還很很少，國(guó)國(guó)內(nèi)則更更是剛剛剛起步，，在這方方面還沒沒有經(jīng)驗(yàn)驗(yàn),傳統(tǒng)的設(shè)設(shè)計(jì)與施施工方法法難以滿滿足超長(zhǎng)長(zhǎng)度、大大深度、、大斷面面的隧道道及地下下工程的的要求。。面對(duì)我我國(guó)將建建的一批批越江跨跨海等特特長(zhǎng)隧道道工程，，一方面面我們要要緊跟國(guó)國(guó)際研究究的前沿沿，另一一方面則則要依托托南京長(zhǎng)長(zhǎng)江隧道道工程，，開展超超大直徑徑泥水盾盾構(gòu)核心心技術(shù)研研究。2、南京長(zhǎng)長(zhǎng)江隧道道創(chuàng)新之之處以南京長(zhǎng)長(zhǎng)江越江江隧道工工程為依依托，對(duì)對(duì)超大直徑徑盾構(gòu)隧隧道的襯襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)型式及及力學(xué)行行為、超超淺覆土土始發(fā)和和接收施施工技術(shù)術(shù)、施工工風(fēng)險(xiǎn)分分析與應(yīng)應(yīng)對(duì)措施施以及高高水壓、、長(zhǎng)距離離、淺覆覆土條件件下河床床處理及及掘進(jìn)施施工技術(shù)術(shù)等建造關(guān)關(guān)鍵技術(shù)術(shù)進(jìn)行深深入研究究，解決決復(fù)雜地地質(zhì)條件件下超大大直徑盾盾構(gòu)隧道道建造技技術(shù)難題題，形成成具有自自主知識(shí)識(shí)產(chǎn)權(quán)的的、整體體上達(dá)到到國(guó)際先先進(jìn)水平平、部分分技術(shù)達(dá)達(dá)到國(guó)際際領(lǐng)先的的越江隧隧道核心心技術(shù)體體系。2、南京長(zhǎng)長(zhǎng)江隧道道創(chuàng)新之之處創(chuàng)新點(diǎn)：：⑴發(fā)展展超大直直徑盾構(gòu)構(gòu)施工核核心技術(shù)術(shù)；⑵總結(jié)結(jié)出復(fù)雜雜地層條條件下盾盾構(gòu)刀具具切削機(jī)機(jī)理和刀刀盤優(yōu)化化設(shè)計(jì)原原理，掌掌握合理理的最小小覆土厚厚度及相相應(yīng)的安安全掘進(jìn)進(jìn)模式和和掘進(jìn)參參數(shù)的關(guān)關(guān)鍵核心心技術(shù)，，建立泥泥水劈裂裂理論，，整理出出劈裂發(fā)發(fā)生以及及泥水噴噴發(fā)的判判別標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)；⑶發(fā)展展跨江跨跨海盾構(gòu)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)的的評(píng)估和和防范理理論，建建立風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)分析與與評(píng)估的的核心技技術(shù)體系系。3、開展的的主要研研究項(xiàng)目目和階段段成果南京長(zhǎng)江江隧道工工程綜合合施工技技術(shù)研究究涉及兩兩方面內(nèi)內(nèi)容：一是機(jī)械械設(shè)備方方面。南南京長(zhǎng)江江隧道采采用直徑徑14.93m泥水平衡衡盾構(gòu)進(jìn)進(jìn)行施工工作業(yè)，，對(duì)于這這種超大大型機(jī)械械設(shè)備的的引進(jìn)、、消化、、吸收、、改進(jìn)，，設(shè)備的的運(yùn)輸、、起吊、、組裝、、調(diào)試測(cè)測(cè)試，以以及設(shè)備備的接收收和施工工中的保保養(yǎng)維護(hù)護(hù)等等，，給我們們提出了了一系列列的研究究課題。。3、開展的的主要研研究項(xiàng)目目和階段段成果二是土建建方面。。土建方方面是課課題研究究的關(guān)鍵鍵和重點(diǎn)點(diǎn)，土建建方面的的課題又又分以下下幾個(gè)方方面進(jìn)行行專題研研究：㈠推進(jìn)進(jìn)專題。。推進(jìn)專題題研究包包括：盾盾構(gòu)始發(fā)發(fā)和接收收、泥水水、掘進(jìn)進(jìn)參數(shù)、、同步注注漿等。。㈡小覆覆土、長(zhǎng)長(zhǎng)距離專專題小覆土、、長(zhǎng)距離離專題研研究包括括：江中中沖槽段段掘進(jìn)參參數(shù)的研研究、長(zhǎng)長(zhǎng)距離掘掘進(jìn)刀具具的保護(hù)護(hù)等。這這是南京京長(zhǎng)江隧隧道科研研工作的的核心內(nèi)內(nèi)容。㈢和盾盾構(gòu)隧道道配套的的其他工工程專題題。和盾構(gòu)隧隧道配套套的其他他工程專專題研究究包括：：基坑、、管片、、同步施施工等。。㈣信息息化施工工專題。。信息化施施工專題題研究包包括：三三維仿真真、遠(yuǎn)程程監(jiān)控和和信息快快速反饋饋系統(tǒng)。。㈤安全全風(fēng)險(xiǎn)專專題。安全風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)專題研研究包括括：風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)分析和和應(yīng)對(duì)措措施、安安全穿越越長(zhǎng)江大大堤施工工等。南京長(zhǎng)江江隧道工工程的科科研課題題將主要要圍繞以以上兩個(gè)個(gè)方面，，依托南南京長(zhǎng)江江隧道，，整合利利用國(guó)內(nèi)內(nèi)相關(guān)科科研單位位和高校校研究機(jī)機(jī)構(gòu)，分分門別類類展開各各個(gè)專題題研究。。3、開展的的主要研研究項(xiàng)目目和階段段成果針對(duì)兩個(gè)個(gè)方面、、六個(gè)專專題我們們開展了了一系列列課題研研究，下下面我針針對(duì)四個(gè)個(gè)主要課課題情況況向大家家介紹如如下：超大斷面面盾構(gòu)隧隧道襯砌砌結(jié)構(gòu)選選型及力力學(xué)特征征研究超大直徑徑盾構(gòu)高高水壓長(zhǎng)長(zhǎng)距離淺淺覆土條條件下掘掘進(jìn)施工工技術(shù)研研究超大直徑徑盾構(gòu)隧隧道施工工三維數(shù)數(shù)值可視視化仿真真模擬技技術(shù)研究究超大直徑徑盾構(gòu)、、超淺覆覆土始發(fā)發(fā)施工技技術(shù)研究究3、開展的的主要研研究項(xiàng)目目和階段段成果3.1超大斷面面盾構(gòu)隧隧道襯砌砌結(jié)構(gòu)選選型及力力學(xué)特征征研究南京長(zhǎng)江江隧道穿穿越軟硬硬程度差差異極大大的混合合地層，，隧道頂頂部與長(zhǎng)長(zhǎng)江最高高水位差差約60m，隧道施施工全過過程以及及運(yùn)營(yíng)階階段必將將承受較較大的外外部荷載載(高水壓、、土壓以以及其他他各種形形式的可可預(yù)見和和不可預(yù)預(yù)見的荷荷載)，同時(shí)由由于水文文及地質(zhì)質(zhì)原因，，作用在在盾構(gòu)隧隧道襯砌砌結(jié)構(gòu)上上的水土土壓變化化也較大大；除施施工條件件困難外外，隧道道主體結(jié)結(jié)構(gòu)體系系復(fù)雜、、未知因因素眾多多，在國(guó)國(guó)內(nèi)尚無無同類水水下隧道道的結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)、、施工先先例，為為了確保保隧道在在施工期期間的安安全性，，在環(huán)境境保護(hù)、、建成后后的可靠靠性等諸諸多方面面取得成成效，并并獲得良良好的技技術(shù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益和和巨大的的綜合社社會(huì)效益益，開展展其超大大斷面襯襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)選型及及力學(xué)特特征試驗(yàn)驗(yàn)研究，，獲取寶寶貴的第第一手原原始資料料，具有有十分重重要的現(xiàn)現(xiàn)實(shí)意義義。管片結(jié)構(gòu)構(gòu)力學(xué)行行為研究究已經(jīng)列列入國(guó)家家“863”計(jì)劃研究究、示范范項(xiàng)目。?；谏仙鲜稣J(rèn)認(rèn)識(shí)，，我們們?cè)谶M(jìn)進(jìn)行管管片高高性能能混凝凝土配配比和和施工工工藝藝研究究的同同時(shí)，，和項(xiàng)項(xiàng)目公公司、、鐵四四院、、西南南交通通大學(xué)學(xué)一起起，利利用用半年年的時(shí)時(shí)間，，在現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)進(jìn)行管片襯襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)體體原型型加載載試驗(yàn)驗(yàn)，研研究管管片環(huán)環(huán)結(jié)構(gòu)構(gòu)在通通縫與與錯(cuò)縫縫拼裝裝方式式下、、以及及在各各種拼拼裝組組合方方式下下的力力學(xué)行行為特特征，，以此此檢測(cè)測(cè)結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力力與變變形，，以及及評(píng)估估配筋筋設(shè)計(jì)計(jì)，尋尋求相相對(duì)最最優(yōu)的的拼裝裝方式式，最最后通通過破破壞試試驗(yàn)觀觀察通通縫與與錯(cuò)縫縫拼裝裝方式式下的的破壞壞特征征。試驗(yàn)內(nèi)內(nèi)容（1）組合合管片片環(huán)加加載試試驗(yàn)（（模擬擬錯(cuò)縫縫拼裝裝方式式）；；（2）組合合管片片環(huán)破破壞試試驗(yàn)；；（3）單環(huán)環(huán)管片片環(huán)加加載試試驗(yàn)（（模擬擬通縫縫拼裝裝方式式）；；（4）單環(huán)環(huán)管片片環(huán)破破壞試試驗(yàn)。。試驗(yàn)裝裝置及及加載載試驗(yàn)裝裝置采采用“多功能能盾構(gòu)構(gòu)隧道道結(jié)構(gòu)構(gòu)體原原型加加載系系統(tǒng)”裝置，，環(huán)箍箍梁用用于對(duì)對(duì)管片片環(huán)施施加環(huán)環(huán)箍力力而產(chǎn)產(chǎn)生軸軸力，，以此此模擬擬水壓壓，而而對(duì)拉拉梁用用于對(duì)對(duì)管片片結(jié)構(gòu)構(gòu)施加加徑向向壓力力而產(chǎn)產(chǎn)生彎彎矩，，在不不同位位置對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)進(jìn)行行加載載，最最后在在相對(duì)對(duì)最優(yōu)優(yōu)的拼拼裝方方式下下以5000kN軸力和和約3100kN的彎矩矩對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)加加載破破壞。。每個(gè)千千斤頂頂和鋼鋼鉸線線提供供1500kN的集中中力，，環(huán)箍箍上每每環(huán)需需4條環(huán)箍箍鋼鉸鉸線，，提供供最大大的軸軸力為為6000kN；在對(duì)對(duì)拉梁梁上最最大能能提供供6000kN的對(duì)拉拉力，，在進(jìn)進(jìn)行組組合管管片環(huán)環(huán)試驗(yàn)驗(yàn)時(shí)，，最大大能提提供3000kN/環(huán)的對(duì)對(duì)拉力力，最最大能能產(chǎn)生生約6000kN?m/環(huán)的彎彎矩。。在彈彈性階階段內(nèi)內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)，只只需2組千斤斤頂對(duì)對(duì)拉即即可，，提供供3000kN的對(duì)拉拉力，，最大大能產(chǎn)產(chǎn)生約約3000kN?m/環(huán)的彎彎矩。。組合管管片環(huán)環(huán)（錯(cuò)錯(cuò)縫））加載載示意意圖單環(huán)管管片環(huán)環(huán)（通通縫））加載載示意意圖管片試驗(yàn)共共需要要3環(huán)管片片，1環(huán)用于于單環(huán)環(huán)管片片環(huán)加加載及及破壞壞試驗(yàn)驗(yàn)，2環(huán)用于于組合合管片片環(huán)加加載及及破壞壞試驗(yàn)驗(yàn)，其其中有有1環(huán)管片片需平平分成成半幅幅寬環(huán)環(huán)，對(duì)對(duì)稱放放地在在1整環(huán)管管片兩兩側(cè)。。測(cè)試項(xiàng)項(xiàng)目量量測(cè)項(xiàng)項(xiàng)目主主要有有管片片內(nèi)力力、管管片變變形、、鋼筋筋受力力、接接縫張張開、、接縫縫壓應(yīng)應(yīng)力、、螺栓栓應(yīng)力力以及及混凝凝土裂裂縫的的產(chǎn)生生和發(fā)發(fā)展等等。測(cè)縫計(jì)計(jì)、混混凝土土應(yīng)變變計(jì)、、鋼筋筋計(jì)埋設(shè)好好監(jiān)測(cè)測(cè)元件件的鋼鋼筋籠籠澆筑完完成、、養(yǎng)護(hù)護(hù)的試試驗(yàn)用用管片片管片切切割及及切割割后的的管片片試驗(yàn)支座下半環(huán)拼裝拼裝完完成的的試驗(yàn)驗(yàn)管片片穿鋼絞絞線架對(duì)對(duì)拉拉梁梁組合管管片環(huán)環(huán)加載載試驗(yàn)驗(yàn)單環(huán)管管片加加載試試驗(yàn)管片裂裂縫接縫張張開管片加加載破破壞螺栓抗抗拔試試驗(yàn)管管片破破壞通過上上述在在現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)進(jìn)行行的管片襯襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)體體原型型加載載試驗(yàn)驗(yàn)，我我們驗(yàn)驗(yàn)證了了管片片結(jié)構(gòu)構(gòu)及設(shè)設(shè)計(jì)的的合理理性，，同時(shí)時(shí)試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果果對(duì)我我們優(yōu)優(yōu)化管管片施施工工工藝，，管片片選型型、拼拼裝順順序、、螺栓栓緊固固等方方案的的優(yōu)化化和改改進(jìn)提提供了了重要要依據(jù)據(jù)，具具有重重要的的現(xiàn)實(shí)實(shí)指導(dǎo)導(dǎo)意義義。3、開展展的主主要研研究項(xiàng)項(xiàng)目和和階段段成果果3.2超大直直徑盾盾構(gòu)高高水壓壓、長(zhǎng)長(zhǎng)距離離、淺淺覆土土條件件下掘掘進(jìn)施施工技技術(shù)研研究研究的的背景景南南京京長(zhǎng)江江隧道道盾構(gòu)構(gòu)施工工中存存在的的重大大風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)點(diǎn)及及難點(diǎn)點(diǎn)（（1）江中中水壓壓高南南京長(zhǎng)長(zhǎng)江隧隧道盾盾構(gòu)機(jī)機(jī)工作壓壓力約約6.5bar,在同等等直徑徑及更更大直直徑泥泥水盾盾構(gòu)項(xiàng)項(xiàng)目中中是世世界最最大的的。東京灣灣海底底隧道道最大大水壓壓為6bar,荷蘭綠綠心隧隧道最最大水水壓為為5.5bar；長(zhǎng)江江上的的另外外兩條條盾構(gòu)構(gòu)隧道道——上海滬滬崇蘇蘇和武武漢過過江隧隧道，，最大大水壓壓為5～5.5bar。（2）江中中段覆覆土厚厚度小小、水水壓大大，地地層突突變江中段段最小小覆土土厚度度小于于1倍盾構(gòu)構(gòu)直徑徑，尤尤其是是江南南沖槽槽段覆覆土厚厚度僅僅有11m（0.7D），其其前方方以大大坡度度覆土土厚度度增加加，地地形起起伏極極大，，而且且地層層為粉粉細(xì)砂砂以及及礫砂砂、卵卵石層層，切切削面面穩(wěn)定定和泥泥水壓壓力很很難控控制，，稍有有不慎慎，就就有可可能發(fā)發(fā)生泥泥水劈劈裂、、江水水倒灌灌事故故。（3）一次次掘進(jìn)進(jìn)距離離長(zhǎng)，，高水水壓下下?lián)Q刀刀困難難15m級(jí)的超超大直直徑盾盾構(gòu)一一次掘掘進(jìn)距距離長(zhǎng)長(zhǎng)近3公里。。盾構(gòu)構(gòu)穿越越的地地層基基本為為砂層層，在在石英英含量量高的的砂層層中盾盾構(gòu)機(jī)機(jī)刀具具磨損損是軟軟土地地層中中刀具具磨損損的10倍以上上，刀刀具磨磨損嚴(yán)嚴(yán)重。。一旦旦刀具具過于于磨損損，難難以掘掘進(jìn)，，被迫迫停機(jī)機(jī)，將將給施施工帶帶來極極大的的困難難。不不僅工工期、、工程程質(zhì)量量難以以保證證，在在高水水壓的的江底底，將將有塌塌方危危險(xiǎn)。。高水壓壓、小小覆土土盾構(gòu)構(gòu)掘進(jìn)進(jìn)問題題，主主要是是泥水水劈裂裂地層層、冒冒漿問問題。。國(guó)內(nèi)內(nèi)外這這方面面研究究成果果很少少，沒沒有施施工經(jīng)經(jīng)驗(yàn)可可供借借鑒。。大直徑徑高水水壓盾盾構(gòu)開開挖面面穩(wěn)定定問題題，一一直是是困擾擾著國(guó)國(guó)際盾盾構(gòu)界界的難難題，，特別別在高高水壓壓下、、透水水性大大、穩(wěn)穩(wěn)定性性差的的地層層中掘掘進(jìn)，，還沒沒有很很好的的方法法。刀具磨磨損問問題研研究的的資料料就更更少，，近年年在地地鐵盾盾構(gòu)施施工中中，北北京、、廣州州、成成都、、沈陽(yáng)陽(yáng)等地地相繼繼出現(xiàn)現(xiàn)刀具具磨損損等問問題，，還沒沒有好好的評(píng)評(píng)價(jià)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和和措施施，特特別是是在高高水壓壓下?lián)Q換刀，，這方方面研研究還還沒有有展開開。國(guó)內(nèi)外外研究究現(xiàn)狀狀及研研究基基礎(chǔ)鑒于上上述情情況，，結(jié)合合南京京長(zhǎng)江江隧道道的實(shí)實(shí)際條條件，，我們們以南南京長(zhǎng)長(zhǎng)江隧隧道工工程為為依托托，研研究水水底盾盾構(gòu)隧隧道“高水壓壓小覆覆土施施工、、長(zhǎng)距距離掘掘進(jìn)”兩個(gè)子子課題題的相相關(guān)理理論和和針對(duì)對(duì)性技技術(shù)措措施，，課題題研究究擬采采用現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)試試驗(yàn)與與監(jiān)測(cè)測(cè)、室室內(nèi)模模型實(shí)實(shí)驗(yàn)、、理論論分析析等技技術(shù)手手段，，現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)與監(jiān)監(jiān)測(cè)為為主體體，室室內(nèi)實(shí)實(shí)驗(yàn)及及理論論分析析為補(bǔ)補(bǔ)充，，相互互配合合，以以趨完完善，，達(dá)到到“研究成成果服服務(wù)于于工程程，減減小工工程施施工風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)、、節(jié)省省工程程投資資、確確保工工程安安全、、提高高工程程經(jīng)濟(jì)濟(jì)性”的總體體目的的。研究目目標(biāo)子課題題1：南京京長(zhǎng)江江隧道道高水水壓、、小覆覆土盾盾構(gòu)施施工技技術(shù)研研究（1）構(gòu)建建泥水水劈裂裂壓力力（包包括啟啟裂壓壓力，，伸展展壓力力）、、劈裂裂發(fā)生生位置置、劈劈裂發(fā)發(fā)生和和伸展展方向向及伸伸展速速度的的力學(xué)學(xué)模型型；（2）提出出盾構(gòu)構(gòu)掘進(jìn)進(jìn)過程程中地地層劈劈裂發(fā)發(fā)生與與掘進(jìn)進(jìn)參數(shù)數(shù)的關(guān)關(guān)系，，整理理出劈劈裂發(fā)發(fā)生以以及泥泥水噴噴發(fā)的的判別別標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，提提出規(guī)規(guī)避泥泥水噴噴發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象發(fā)發(fā)生的的措施施；（3）提出出覆土土厚度度、水水壓等等與盾盾構(gòu)機(jī)機(jī)參數(shù)數(shù)及掘掘進(jìn)參參數(shù)的的關(guān)系系；（4）提出出合理理的最最小覆覆土厚厚度及及相應(yīng)應(yīng)的安安全掘掘進(jìn)模模式和和掘進(jìn)進(jìn)參數(shù)數(shù)。子課題題2：大型型泥水水盾構(gòu)構(gòu)長(zhǎng)距距離掘掘進(jìn)研研究（1）總結(jié)結(jié)分析析刀具具磨損損數(shù)據(jù)據(jù)，針針對(duì)南南京長(zhǎng)長(zhǎng)江隧隧道具具體工工程，，建立立磨損損對(duì)盾盾構(gòu)掘掘進(jìn)性性能影影響評(píng)評(píng)價(jià)體體系，，提出出合理理掘進(jìn)進(jìn)參數(shù)數(shù)和施施工措措施，，增大大掘進(jìn)進(jìn)距離離；（2）綜合合各研研究手手段，，提出出盾構(gòu)構(gòu)刀具具切削削機(jī)理理和刀刀盤優(yōu)優(yōu)化設(shè)設(shè)計(jì)原原理、、針對(duì)對(duì)不同同地層層進(jìn)行行刀盤盤、刀刀具優(yōu)優(yōu)化設(shè)設(shè)計(jì)分分析。。研究成成果匯匯報(bào)右線初初始掘掘進(jìn)段段現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)原位位試驗(yàn)驗(yàn)選取右右線初初始掘掘進(jìn)長(zhǎng)長(zhǎng)度135m左右進(jìn)進(jìn)行現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)原原位試試驗(yàn)右線初初始掘掘進(jìn)段段現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)原位位試驗(yàn)驗(yàn)選取右右線初初始掘掘進(jìn)長(zhǎng)長(zhǎng)度135m左右進(jìn)進(jìn)行現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)原原位試試驗(yàn)，，是基基于以以下考考慮：：⑴該該段盾盾構(gòu)施施工埋埋深淺淺，覆覆土厚厚度5.5m～11.65m。⑵距距離始始發(fā)井井75m左右有有一水水塘。。與江江中淺淺覆土土段工工況有有相似似之處處。⑶該段施施工便便于進(jìn)進(jìn)行各各種檢檢測(cè)原原件的的埋設(shè)設(shè)和數(shù)數(shù)據(jù)測(cè)測(cè)量。。⑷可以進(jìn)進(jìn)行理理論分分析和和現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)的實(shí)實(shí)際對(duì)對(duì)比。。右線初初始掘掘進(jìn)段段地層層自上上而下下分別別為:②-3粘土④淤泥泥質(zhì)粉粉質(zhì)粘粘土⑥淤泥泥質(zhì)粉粉質(zhì)粘粘土夾夾粉土土⑦-2粉土⑧粉細(xì)細(xì)砂⑨粉細(xì)細(xì)砂其中盾盾構(gòu)穿穿越地地層主主要為為④淤淤泥質(zhì)質(zhì)粉質(zhì)質(zhì)粘土土地層層。該該土層層含水水量大大，孔孔隙比比大，，滲透透系數(shù)數(shù)小，，強(qiáng)度度指標(biāo)標(biāo)小，，屬于于典型型的軟軟弱粘粘土。。試驗(yàn)?zāi)磕康?)泥水盾盾構(gòu)掘掘進(jìn)對(duì)對(duì)周圍圍地層層的影影響；；2)小覆土土泥水水盾構(gòu)構(gòu)掘進(jìn)進(jìn)合理理的施施工參參數(shù)；；3）與壓壓力相相關(guān)的的包括括泥水水壓力力和注注漿壓壓力的的控制制指標(biāo)標(biāo)；監(jiān)測(cè)內(nèi)內(nèi)容1)地表變變形監(jiān)監(jiān)測(cè)：：監(jiān)測(cè)測(cè)隧道道橫向向和縱縱向地地表沉沉降，，繪制制橫向向沉降降槽和和縱向向沉降降曲線線，研研究地地表沉沉降隨隨盾構(gòu)構(gòu)推進(jìn)進(jìn)的變變化規(guī)規(guī)律；；2)地層分分層沉沉降和和水平平位移移監(jiān)測(cè)測(cè)：利利用測(cè)測(cè)斜儀儀監(jiān)測(cè)測(cè)不同同深度度處地地層水水平位位移，，利用用分層層沉降降儀監(jiān)監(jiān)測(cè)不不同深深度處處地層層豎向向位移移，根根據(jù)水水平和和豎向向位移移，判判斷盾盾構(gòu)施施工對(duì)對(duì)土體體的擠擠壓情情況。。3)原位水水土壓壓力及及孔隙隙水壓壓力監(jiān)監(jiān)測(cè)：：以雙雙膜土土壓力力盒監(jiān)監(jiān)測(cè)土土體原原位壓壓力；；利用用孔隙隙水壓壓力計(jì)計(jì)記錄錄地層層孔隙隙水壓壓的變變化，，為泥泥水盾盾構(gòu)掘掘進(jìn)尤尤其是是小覆覆土工工況下下掘進(jìn)進(jìn)時(shí)泥泥水壓壓力和和注漿漿壓力力的設(shè)設(shè)定提提供依依據(jù)；；4)選取第第二監(jiān)監(jiān)測(cè)斷斷面，，在臨臨近該該斷面面前盾盾構(gòu)以以較大大泥水水壓力力掘進(jìn)進(jìn)，取取得監(jiān)監(jiān)測(cè)數(shù)數(shù)據(jù)，，與正正常泥泥水壓壓力掘掘進(jìn)時(shí)時(shí)所取取得的的各項(xiàng)項(xiàng)數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行行對(duì)比比分析析，為為江中中小覆覆土段段地層層處理理方案案及施施工參參數(shù)提提供理理論依依據(jù)；；5)優(yōu)化盾盾構(gòu)施施工參參數(shù)：：包括括泥水水艙壓壓力、、推力力、推推進(jìn)速速度、、出土土量、、壁后后壓力力和注注漿量量、盾盾構(gòu)姿姿態(tài)等等。第一個(gè)個(gè)斷面面為常常規(guī)掘掘進(jìn)監(jiān)監(jiān)測(cè)斷斷面。。第二個(gè)個(gè)斷面面為改改變泥泥水特特性、、泥水水壓力力、推推力、、壁后后注漿漿壓力力以及及掘進(jìn)進(jìn)速度度的監(jiān)監(jiān)測(cè)斷斷面。。監(jiān)測(cè)斷斷面布布置試驗(yàn)分分兩個(gè)個(gè)區(qū)段段，分分別為為在距距始發(fā)發(fā)井70m處（覆覆土厚厚度8m）和120m處（覆覆土厚厚度11m）。。1）地表表沉降降點(diǎn)布布置2)地層分分層沉沉降和和水平平位移移監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布布置第一監(jiān)監(jiān)測(cè)斷斷面分分層沉沉降和和測(cè)斜斜儀布布點(diǎn)（距始始發(fā)井井70m，埋深深約8m）第二監(jiān)監(jiān)測(cè)斷斷面分分層沉沉降和和測(cè)斜斜儀布布點(diǎn)（距始始發(fā)井井120m，埋深深約11m）3)土壓力力和孔孔隙水水壓力力監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布布置第一監(jiān)監(jiān)測(cè)斷斷面土土壓力力計(jì)和和孔隙隙水壓壓計(jì)布布點(diǎn)（距始始發(fā)井井75m，埋深深約8m）第二監(jiān)監(jiān)測(cè)斷斷面土土壓力力計(jì)和和孔隙隙水壓壓計(jì)布布點(diǎn)圖圖（距始始發(fā)井井125m，埋深深約11m）地層分分層沉沉降和和水平平位移移監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)土壓力力和孔孔隙水水壓力力監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)實(shí)實(shí)施第一監(jiān)監(jiān)測(cè)斷斷面：：按正正常設(shè)設(shè)定掘掘進(jìn)盾構(gòu)切切口到到達(dá)離離測(cè)點(diǎn)點(diǎn)前30m時(shí)開始始監(jiān)測(cè)測(cè)地表表變形形、測(cè)測(cè)斜、、分層層沉降降、土土壓力力及水水壓力力值。。其中中地表表變形形、測(cè)測(cè)斜及及分層層沉降降每環(huán)環(huán)測(cè)1次，測(cè)測(cè)量時(shí)時(shí)間安安排在在推進(jìn)進(jìn)結(jié)束束后進(jìn)進(jìn)行。。土壓力力及水水壓力力值采采集頻頻率為為每環(huán)環(huán)測(cè)3次。第二監(jiān)測(cè)斷斷面：加大大泥水壓力力、改變泥泥水特性、、以更大推推進(jìn)速度掘掘進(jìn)（根據(jù)據(jù)第一斷面面試驗(yàn)結(jié)果果）監(jiān)測(cè)頻率基基本與第一一斷面相同同，加大泥泥水壓力、、改變泥水水濃度、壁壁后注漿壓壓力較大、、掘進(jìn)速度度快條件下下進(jìn)行監(jiān)測(cè)測(cè)。分層沉沉降、土壓壓力及孔隙隙水壓力是是監(jiān)測(cè)重點(diǎn)點(diǎn)。125m斷面地表沉沉降發(fā)展過過程120m斷面3#孔縱向水平平位移3#孔土壓計(jì)土土壓變化2#孔孔隙水壓壓變化趨勢(shì)勢(shì)1、通過右線線初始掘進(jìn)進(jìn)段現(xiàn)場(chǎng)原原位試驗(yàn)取取得的監(jiān)測(cè)測(cè)數(shù)據(jù)，我我們通過進(jìn)進(jìn)行對(duì)比分分析，對(duì)監(jiān)監(jiān)測(cè)方案進(jìn)進(jìn)行了優(yōu)化化調(diào)整（觀觀測(cè)點(diǎn)加密密、泥水采采用分步加加壓、掘進(jìn)進(jìn)速度調(diào)整整、加壓產(chǎn)產(chǎn)生劈裂等等），繼續(xù)續(xù)在左線進(jìn)進(jìn)行試驗(yàn)監(jiān)監(jiān)測(cè)。2、通過進(jìn)行行左右線原原位試驗(yàn)，，將成果應(yīng)應(yīng)用到室內(nèi)內(nèi)盾構(gòu)掘進(jìn)進(jìn)泥水劈裂裂試驗(yàn)裝置置上，通過過理論分析析、原位試試驗(yàn)、室內(nèi)內(nèi)模型試驗(yàn)驗(yàn)等一系列列手段，完完善江中淺淺覆土段的的施工方案案，確保該該段施工安安全順利進(jìn)進(jìn)行。3、根據(jù)理論論計(jì)算分析析、現(xiàn)場(chǎng)原原位試驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分分析、掘進(jìn)進(jìn)泥水劈裂裂試驗(yàn)裝置置模擬，形形成了非拋拋填方式穿穿越江中沖沖槽段淺覆覆土的施工工方案并通通過專家評(píng)評(píng)審，我們們嚴(yán)格按照照評(píng)審的方方案實(shí)施，，于2009年4月7日-4月12日安全順利利穿越江中中沖槽超淺淺覆土段，，比原計(jì)劃劃提前了7天時(shí)間，成成功克服了了覆土薄、、水壓大、、透水強(qiáng)，，極容易發(fā)發(fā)生擊穿冒冒頂、江底底沉降、坍坍塌的巨大大風(fēng)險(xiǎn)，破破解了在強(qiáng)強(qiáng)透水地質(zhì)質(zhì)、不進(jìn)行行河床處理理等條件下下穿越江中中沖槽淺覆覆土的施工工技術(shù)難題題，填補(bǔ)了了國(guó)內(nèi)同類類施工的空空白，積累累了寶貴經(jīng)經(jīng)驗(yàn)。泥水盾構(gòu)長(zhǎng)長(zhǎng)距離掘進(jìn)進(jìn)研究刀盤的基本本結(jié)構(gòu)南京長(zhǎng)江隧隧道盾構(gòu)刀刀盤形式為為輻條面板板式，直徑徑為14.93m,重量達(dá)400t，由6個(gè)主輻臂（（1#-6#）和6個(gè)輔助輻臂臂（1#-6#）組成，主主輻臂上安安裝先行刀刀、刮刀和和小鏟刀，，輔助輻臂臂上安裝大大鏟刀，刀刀盤的開口口率約為30％。1#主輻臂6#主輻輻臂臂5#主輻輻臂臂4#主輻輻臂臂3#主輻輻臂臂2#主輻輻臂臂2、刀刀具具的的基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)南京京長(zhǎng)長(zhǎng)江江隧隧道道盾盾構(gòu)構(gòu)機(jī)機(jī)配配備備刀刀具具總總數(shù)數(shù)量量為為225把（（從從開開挖挖軌軌跡跡上上說說是是309把）），，刀刀具具由由先先行行刀刀、、刮刮刀刀、、鏟鏟刀刀和和仿仿形形刀刀四四種種組組成成。。先行刀16把，高出刀盤250mm刮刀189把（常壓可更換刀71把，固定刀118把），刮刀高出刀盤200mm。小鏟刀3對(duì)，安裝在1#－3#主輻臂上，鏟刀高出刀盤200mm。

大鏟刀6對(duì)（覆蓋31#～38#刮刀的開挖軌跡），安裝在1#－6#輔助輻臂上，鏟刀高出刀盤200mm。南京京長(zhǎng)長(zhǎng)江江隧隧道道盾盾構(gòu)構(gòu)在在掘掘進(jìn)進(jìn)中中，，尤尤其其是是在在砂砂礫礫石石地地層層中中掘掘進(jìn)進(jìn)遇遇到到的的主主要要問問題題是是：：⑴刀刀具具磨磨損損過過快快。。⑵刀刀具具磨磨損損過過度度。。38#刀磨磨損損后后38#刀磨磨損損前前38#左側(cè)側(cè)考慮慮到到刀刀具具存存在在的的上上述述問問題題，，我我們們對(duì)對(duì)刀刀具具形形式式、、加加工工工工藝藝等等各各方方面面進(jìn)進(jìn)行行分分析析和和研研究究，，并并根根據(jù)據(jù)研研究究結(jié)結(jié)果果對(duì)對(duì)刀刀具具進(jìn)進(jìn)行行了了三三種種改改進(jìn)進(jìn)方方案案設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)，，以以適適應(yīng)應(yīng)礫礫砂砂層層掘掘進(jìn)進(jìn)。。在在現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)取取742～792環(huán)（（50環(huán)））作作為為改改進(jìn)進(jìn)刀刀具具應(yīng)應(yīng)用用試試驗(yàn)驗(yàn)段段，，不不同同改改進(jìn)進(jìn)方方案案刀刀具具分分別別安安裝裝在在同同一一軌軌跡跡，，以以檢檢驗(yàn)驗(yàn)各各自自優(yōu)優(yōu)缺缺點(diǎn)點(diǎn)。。通過過50環(huán)試試驗(yàn)驗(yàn)段段統(tǒng)統(tǒng)計(jì)計(jì)，，對(duì)對(duì)三三種種改改進(jìn)進(jìn)方方案案進(jìn)進(jìn)行行了了對(duì)對(duì)比比分分析析：：方案案I新改改進(jìn)進(jìn)刀刀具具總總體體性性能能比比原原裝裝刀刀具具有有很很大大提提高高，，但但崩崩齒齒現(xiàn)現(xiàn)象象依依然然嚴(yán)嚴(yán)重重，，四四把把刀刀中中有有3把出出現(xiàn)現(xiàn)崩崩齒齒現(xiàn)現(xiàn)象象，，由由于于合合金金頭頭部部倒倒角角較較尖尖銳銳，，導(dǎo)導(dǎo)致致正正常常磨磨損損量量也也偏偏大大（（7mm左右右；；方案案II改進(jìn)進(jìn)刀刀具具主主要要表表現(xiàn)現(xiàn)在在兩兩排排合合金金之之間間刀刀體體磨磨損損較較嚴(yán)嚴(yán)重重，，合合金金耐耐磨磨性性能能較較好好，，合合金金崩崩裂裂和和整整體體脫脫落落趨趨勢(shì)勢(shì)嚴(yán)嚴(yán)重重，，36#刀（（左左））兩兩排排合合金金全全部部崩崩裂裂；；方案案III刀具具表表現(xiàn)現(xiàn)最最好好，，所所有有刀刀具具均均未未出出現(xiàn)現(xiàn)任任何何崩崩齒齒現(xiàn)現(xiàn)象象，，自自然然磨磨損損也也很很小小，，幾幾乎乎全全在在3mm以內(nèi)內(nèi)。。由于于方方案案III性能能表表現(xiàn)現(xiàn)總總體體良良好好，，故故以以改改進(jìn)進(jìn)方方案案III刀具具性性能能為為計(jì)計(jì)算算依依據(jù)據(jù)，，理理論論計(jì)計(jì)算算掘掘進(jìn)進(jìn)距距離離分分別別為為38#刀具具400m，24#～37#刀具具在在700～1000m之間間，，其其余余在在1000m以上上，，考考慮慮合合金金崩崩裂裂或或其其他他原原因因?qū)?duì)刀刀具具壽壽命命的的不不預(yù)預(yù)期期影影響響，，安安全全系系數(shù)數(shù)取取2，38#刀具具掘掘進(jìn)進(jìn)距距離離為為200m，其其余余刀刀具具掘掘進(jìn)進(jìn)距距離離在在300m以上上。。通過過在在施施工工過過程程對(duì)對(duì)刀刀具具磨磨損損的的分分析析以以及及進(jìn)進(jìn)一一步步的的改改進(jìn)進(jìn)與與工工程程應(yīng)應(yīng)用用，，大大大大加加深深了了我我們們對(duì)對(duì)礫礫砂砂地地層層刀刀具具切切削削機(jī)機(jī)理理、、刀刀具具選選型型、、刀刀具具設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的理理解解與與認(rèn)認(rèn)識(shí)識(shí)，，換換刀刀距距離離由由改改進(jìn)進(jìn)前前的的50環(huán)（（100m）普普遍遍提提高高到到改改進(jìn)進(jìn)后后的的300環(huán)（（600m）以以上上，，工工程程效效益益顯顯著著，，對(duì)對(duì)以以后后類類似似工工程程提提供供了了一一個(gè)個(gè)很很好好的的借借鑒鑒案案例例，，意意義義深深遠(yuǎn)遠(yuǎn)重重大大。。左線線到到達(dá)達(dá)接接收收井井后后，，部部分分刀刀具具照照片片，，可可以以看看出出改改進(jìn)進(jìn)后后的的刀刀具具全全部部表表現(xiàn)現(xiàn)為為正正常常磨磨損損，，未未見見合合金金崩崩裂裂脫脫落落?！，F(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)應(yīng)應(yīng)用用情情況況：：在在現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)實(shí)實(shí)際際施施工工時(shí)時(shí)，，方方案案III刀具具更更換換距距離離普普遍遍在在300環(huán)以以上上，，幾幾乎乎未未出出現(xiàn)現(xiàn)合合金金崩崩裂裂脫脫落落等等現(xiàn)現(xiàn)象象，，與與掘掘進(jìn)進(jìn)距距離離估估算算結(jié)結(jié)果果基基本本一一致致。。方方案案III改進(jìn)進(jìn)刀刀具具在在后后續(xù)續(xù)施施工工最最長(zhǎng)長(zhǎng)掘掘進(jìn)進(jìn)距距離離達(dá)達(dá)到到了了363環(huán)（（27#刀具具））。。3、開開展展的的主主要要研研究究項(xiàng)項(xiàng)目目和和階階段段成成果果開展展盾盾構(gòu)構(gòu)隧隧道道施施工工三三維維數(shù)數(shù)值值可可視視化化仿仿真真模模擬擬技技術(shù)術(shù)研研究究，，通通過過進(jìn)進(jìn)行行隧隧道道始始發(fā)發(fā)和和接接收收、、穿穿越越長(zhǎng)長(zhǎng)江江大大堤堤、、最最淺淺覆覆土土層層施施工工、、復(fù)復(fù)合合土土層層施施工工、、兩兩條條隧隧道道臨臨近近超超越越施施工工的的三三維維可可視視化化仿仿真真模模擬擬，，達(dá)達(dá)到到如如下下目目的的：：1）通通過過三三維維可可視視化化仿仿真真，，分分析析隧隧道道施施工工中中發(fā)發(fā)生生地地表表冒冒漿漿或或塌塌陷陷、、地地表表沉沉降降過過大大、、進(jìn)進(jìn)出出洞洞土土體體大大量量流流失失等等施施工工事事故故的的可可能能性性。。分分析析發(fā)發(fā)生生隧隧道道施施工工事事故故的的機(jī)機(jī)理理、、原原因因和和關(guān)關(guān)鍵鍵影影響響因因素素，，提提出出防防范范施施工工事事故故的的措措施施，，評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)和和驗(yàn)驗(yàn)證證防防范范措措施施的的有有效效性性和和合合理理性性。。2）針針對(duì)對(duì)南南京京長(zhǎng)長(zhǎng)江江隧隧道道的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)特特點(diǎn)點(diǎn)、、環(huán)環(huán)境境條條件件和和施施工工方方案案，，通通過過三三維維可可視視化化仿仿真真，，對(duì)對(duì)多多種種施施工工方方案案進(jìn)進(jìn)行行比比較較分分析析，，評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)施施工工方方