[硕士学位论文]盾构土压平衡系统的建模与仿真研究

XX市轨道交通1号线一、二期工程由XX站至XX大道站，线路长约24.65km，其中地下线23.65km，地面线1km。一期工程共设车站22座，全部为地下站。 XX路站～XX路站区间为盾构区间，区间线路沿规划XX大道向南敷设，区间沿线以荒地和水稻田为主，线路下穿规划XX路及规划XX河，本区间上方无管线。本区间隧道为两条单洞单线圆形隧道，均采用盾构法施工，区间线间距为由北向南由12m渐变至15m；区间最大纵坡25.007‰，最小纵坡2‰；区间设计起讫里程右线：K25+421.529～K25+738.600，左线：K25+421.500～K25+738.600，区间线路长度右线317.071m，左线317.050m，不设置联络通道；隧道穿过土层主要为粘土②层、粘土③层；右线盾构区间在XX路站始发掘进至XX路站，于站内调头后始发掘进左线盾构区间至XX路站，然后吊出。

XX市轨道交通1号线一、二期工程由XX站至XX大道站，线路长约24.65km，其中地下线23.65km，地面线1km。一期工程共设车站22座，全部为地下站。 XX路站～XX路站区间为盾构区间，区间线路沿规划庐州大道向南敷设，区间沿线以荒地和水稻田为主，线路下穿规划岷江路及规划徐河，本区间上方无管线。本区间隧道为两条单洞单线圆形隧道，均采用盾构法施工，区间线间距为由北向南由12m渐变至15m；区间最大纵坡25.007‰，最小纵坡2‰；区间设计起讫里程右线：K25+421.529～K25+738.600，左线：K25+421.500～K25+738.600，区间线路长度右线317.071m，左线317.050m，不设置联络通道；隧道穿过土层主要为粘土②层、粘土③层；右线盾构区间在XX路站始发掘进至XX路站，于站内调头后始发掘进左线盾构区间至XX路站，然后吊出。

XX路站～XX路站区间为盾构区间，区间线路沿规划XX大道向南敷设，区间沿线以荒地和水稻田为主，线路下穿规划XX路及规划XX河，本区间上方无管线。本区间隧道为两条单洞单线圆形隧道，均采用盾构法施工，区间线间距为由北向南由12m渐变至15m；区间最大纵坡25.007‰，最小纵坡2‰；区间设计起讫里程右线：K25+421.529～K25+738.600，左线：K25+421.500～K25+738.600，区间线路长度右线317.071m，左线317.050m，不设置联络通道；隧道穿过土层主要为粘土②层、粘土③层；右线盾构区间在XX路站始发掘进至XX路站，于站内调头后始发掘进左线盾构区间至XX路站，然后吊出。

XX市轨道交通1号线一、二期工程由XX站至XX大道站，线路长约24.65km，其中地下线23.65km，地面线1km。一期工程共设车站22座，全部为地下站。 XX路站～XX路站区间为盾构区间，区间线路沿规划XX大道向南敷设，区间沿线以荒地和水稻田为主，线路下穿规划XX路及规划XX河，本区间上方无管线。本区间隧道为两条单洞单线圆形隧道，均采用盾构法施工，区间线间距为由北向南由12m渐变至15m；区间最大纵坡25.007‰，最小纵坡2‰；区间设计起讫里程右线：K25+421.529～K25+738.600，左线：K25+421.500～K25+738.600，区间线路长度右线317.071m，左线317.050m，不设置联络通道；隧道穿过土层主要为粘土②层、粘土③层；右线盾构区间在XX路站始发掘进至XX路站，于站内调头后始发掘进左线盾构区间至XX路站，然后吊出。

XX市轨道交通1号线一、二期工程由XX站至XX大道站，线路长约24.65km，其中地下线23.65km，地面线1km。一期工程共设车站22座，全部为地下站。 XX路站～XX路站区间为盾构区间，区间线路沿规划庐州大道向南敷设，区间沿线以荒地和水稻田为主，线路下穿规划岷江路及规划徐河，本区间上方无管线。本区间隧道为两条单洞单线圆形隧道，均采用盾构法施工，区间线间距为由北向南由12m渐变至15m；区间最大纵坡25.007‰，最小纵坡2‰；区间设计起讫里程右线：K25+421.529～K25+738.600，左线：K25+421.500～K25+738.600，区间线路长度右线317.071m，左线317.050m，不设置联络通道；隧道穿过土层主要为粘土②层、粘土③层；右线盾构区间在XX路站始发掘进至XX路站，于站内调头后始发掘进左线盾构区间至XX路站，然后吊出。

内容简介 1．特点 1.1利用土压平衡矩形顶管机可对矩形断面进行全断面切削,保持土压平衡，对周围土体扰动小。 1.2在同等截面积下，矩形隧道比圆形隧道可更有效地利用空间，减少地下掘进土方。用于人行、车辆等的地下通道不需再进行地面铺平工序，不仅省时而且可降低工程造价20%左右。 1.3不影响原有的各类地下管线，不影响道路交通、水运以及地面的各类建筑。 施工时无噪音、无环境污染。 1.4通过可编逻辑程序控制器及各类传感器等随时监测施工状况，确定施工参数，使整个施工过程处于受控状态，从而有效控制矩形隧道顶进轴线、转角偏差及地面沉降。 2．工作原理及适用范围： 2.1工作原理： 整个控制系统以土压平衡为工作原理，通过大刀盘及仿形刀对正面土体的全断面切削，改变螺旋机的旋转速度及顶进速度来控制排土量，使土压仓内的土压力值稳定并控制在所设定的压力值范围内，从而达到开挖切削面的土体稳定。 2.2适用范围： 本工法适用于在粘土、淤泥质粘土、粉质砂土及砂质粉土等地层中施工。特别适用于在不宜大开挖的错综复杂的各类地下管线下进行矩形断面的施工，保证地面建筑物不受损害。

本资料为：　某地含叠交隧道段单圆加泥式土压平衡盾构区间工程施工组织设计2013，可供参考。

本区间工程为XX站～XX站区间，隧道位于规划中XX路下方， 线路沿规划XX路以400m半径曲线东拐后前行，再以350米曲线南拐进 XX路地下至XX站北端，区间起始里程K6+018.919,终点里程 K8+108.711,盾构机在XX地铁车站始发向XX站方向推进。 本区间使用两台全新的德国海瑞克土压平衡盾构机（直径6390mm；总 长度80m）来完成区间的掘进工作,两台盾构机的在南延线施工中编号为 1#，2#。

盾构机为德国海瑞克土压平衡盾构机。在地铁车站北端头井吊装，盾构机吊装井口的尺寸为：左线10米×9.85米；右线10米×7.7米。盾构机介绍：刀盘：开口率28%、滚刀19吧、铲刀68把、边刮刀8把、泡沫孔5个、超挖刀1把。前盾：刀盘驱动马达及减速箱8组、主轴承、人闸、齿轮油散热器等。中盾：推进油缸、控制阀、拼装机等。盾尾：交接油缸、注浆孔、盾尾密封装置等。桥架：泡沫发生器、管线、皮带输送机前端、管片吊机等。1-5号车架。 　　运输设备：110吨液压平板车2台（用于地面盾构机部件的运输）；40吨平板拖车5台（用于地面后配套部件的运输）。 　　吊装设备：80吨吊机1台（用于盾构机存放场地车架的吊装工作）。 　　吊装拟采用的索具是6根直径是60mm，长度8.5m，抗拉强度是1870Mpa，其最小破断拉力是1540KN（钢丝绳型号6×37+fc）；4根直径是32mm, 长 　　17.5m(对折使用)，抗拉强度是1980Mpa, 其最小破断拉力是1143KN（钢 　　丝绳型号6×37+fc）；卸扣全部采用6件50吨美制弓形卸甲。 　　…

绪论 1.1目前我国正处在城市化高速发展的过程中。为适应城镇人口飞速增加的需求和继续改善人民生活水平的需要，在2020年前我国每年城镇新建建筑的总量将持续保持在10亿年/m2左右，到2020年新增城镇民用建筑面积将为100～150亿2m。由于人民生活水平提高，供暖需求线不断南移，新建建筑中将有70亿2m 以上需要供暖，10亿2m左右为大型公共建筑，按照目前建筑能耗水平，则需要增加1.4亿年吨标煤/用于供暖，增加4000～4500 亿a/hkw?用电量，这将成为对我国能源供应的巨大压力。 能源和环境问题是我国建设和谐社会的两大瓶颈。我国目前城镇建筑消耗的能源为全国商品能源的23％～26％，而建筑能耗的比例还将继续提高，最终接近发达国家33％ 的水平。根据近30 年来的研究和实践，能源界普遍认为建筑节能是各种节能途径中潜力最大、最为直接有效的方式...

资料目录 DK式土压平衡顶管施工作业指导书 内容简介 本施工方法适用于在全断面砂层地段进行管径D1200~3000mm的室外给水、排水、电力及其它适用于顶管施工的管道工程。该施工方法具有顶距长、不需降水、能很好控制地面隆沉、施工安全等特点，并可适用于其他各类复杂地质条件，因此像穿越重要公路、铁路、建筑物等特殊工程地段、穿越砂层、粉质粘土等特殊地质构造地段应用本工法，可达到良好的效果。

地铁区间线路左线长度为769.402m（长链10.031m），右线长度为759.371m，线路为东西走向。隧道盾构推进施工。左右两线相联结设一条联络通道，通道长为12.242m。区间隧道衬砌外径为6.20m，内径为5.50m。隧道平面轴线最小半径为449.876m，隧道坡度最大为11‰。隧道衬砌设计强度为C50S10防水混凝土，每环宽度1.2m。隧道采用盾构法施工，采用德国海瑞克公司制造的型号EPBφ6390mm土压平衡式盾构掘进机进行掘进施工。正线全长22.789Km，其中过度及地面线路长度为1.37Km，设18座地下车站和1座地面站。 　　开工日期2006年12月1日 竣工日期2008年6月30日 　　工程地质：盾构掘进主要在1层粉质粘土，2层粉土，3层淤泥质粉质粘土、1层粉质粘土、1层粉质粘土、2层粉土、3层粉砂及1层粉质粘土层，具有明显上软下硬的特征，上部易塌，下部3层粉砂中地下水丰富，水压较大。 　　工程重难点：盾构掘进调头工序繁杂，采用由西向东的单向掘进方式。盾构机需下井组装两次，解体出井两次，工序较为繁杂。盾构区间为浅埋及中埋隧道，隧道掘进施工难度大。区间隧道下穿立交。隧道结构防水型式多样，既有盾构管片防水，又有矿山法隧道开挖防水施工，还有各种螺栓孔、注浆孔、施工缝、透导缝及接口部位的防水处理等。 　　盾构施工程序：首先根据业主给定的GPS点进行施工复测工作。盾构机吊装下井组装，进行100m试掘进，然后根据数据调整值，进行盾构掘进施工。接收井处进洞后，完成右线掘进施工。盾构机由右线吊装井吊出，运至左线下井组装进行左线隧道掘进施工。盾构机在另一站西端头进洞后，将盾构机调往东端头右线，组装进行右线施工。盾构在西端头进洞后，将盾构机从盾构吊装井吊出，运往东端头左线，组装进行该区间左线施工。盾构推进到西端头进洞后，完成该区间隧道施工。盾构出洞区域的地下土体加固采用高压旋喷桩进行加固……共计180页，编制于2007年

内容简介 一、前 言 盾构法施工城市地铁目前已在北京、上海、深圳等城市广泛应用。中铁四局集团二公司在上海市轨道交通杨浦线（M8线）Ⅲ标段区间隧道工程施工中，应用土压平衡式盾构机施工，在轴线控制、管片拼装、衬砌防水、地表沉降等方面严格控制，总体效果良好。总结施工工艺形成本工法。 二、工法特点 1．一般不使用土体预加固辅助措施，节省技术措施费； 2．易达到工作面的稳定,减小地表变形，施工安全性好； 3．机械自动化程度高,施工速度快，衬砌质量容易控制； 4．振动小、噪声低，对环境无污染； 5．对沿线居民生活、地下和地面建筑物影响小。 三、适用范围 适用于松软含水地层及城市地下管线密布，施工条件困难地段的隧道施工。可在砂砾、砂、粉砂、粘土等压密程度低，软、硬相间的地层，以及封闭式盾构无法适应的砂砾、砂层等地层中使用。 四、工艺原理 安装在盾构机最前面的全断面切削刀盘切削土体，盾构千斤顶向前顶进，切削下来的泥土充满密封舱和螺旋输送机壳体内的全部空间，在密封的土舱内形成支撑压力，以抵抗开挖面土层的水土压力，减少盾构推进对地层土体的扰动，有效控制地表变形。根据土压变化调整出土和盾构推进速度, 达到工作面的压力平衡。盾构机基本构造及力学原理见图1。

地铁区间隧道右线全长为880.524m，左线全长约为901.072m。区间设计一个联络通道与泵房站合建，区间隧道盾构法施工，联络通道矿山法施工。区间采用2台盾构，2台盾构机均从起点站北盾构井始发，到达下一站南盾构井后解体退场。下穿市政大道和小河河。盾构直径6.2m。不良地质有明浜、地下管线及地下障碍物。Φ6340型加泥式土压平衡盾构穿过的土层有粉砂层、粘土层。上部主要为近代冲积沉淀的粉、砂土，下部主要为浅海相、陆相、河湖、海陆交互及河流冲积相沉地层。盾构下穿其它线时隧道净距约1.9m。盾构施工变坡幅度大，出站后区间左线先后进入27.867‰、5‰的两个下坡点，之后转入17.667‰的上坡点并进站，右线先后进入27.867‰、5‰的两个下坡点，之后转入17.886‰的上坡段并进站，施工难度高。联络通道由与管片相接的喇叭口、水平通道和通道下方的集水井等三个部分组成其中通道为直墙圆弧拱结构，集水井为矩形结构，通道和集水井均采用两次衬砌，支护层厚度300mm，通道拱部结构层、通道墙和集水井结构层厚度均为450mm，通道底板厚度为1730 mm，方案施工内容为联络通道冻结加固（冻土墙设计厚度2米）及联络通道主体结构开挖构筑施工。联络通道及泵站采用暗挖法施工，复合式衬砌结构，初期支护与二次衬砌之间设置防水层。 　

通过分析某自来水厂自动水平衡系统的实例，初步总结了自来水厂自动水平衡系统的生产性应用，探讨自来水厂实现 生产水量自动平衡的方法和手段，可为其它自来水厂实施自动水平衡系统提供参考。

车站站址处有xx桥桥桩，桥梁上部结构为27+35+27m的三跨连续梁，采用单箱单室预应力箱形梁；下部结构为钢筋混凝土矩形墩柱+杯型基础的结构形式，站址所在路口的西北角是公交总站；东北角为韩庄子二里住宅小区；东南角为欧尚超市；西南角为星火科技大厦。

车站设计： 　　 车站为双层三跨岛式车站，有效站台宽12.00m。主体结构宽21.30m，高17.07m，覆土约7.60m，车站总建筑面积为18687m2。 　　 车站设2个风道、4个出入口、2个无障碍电梯、1个设备通道、1个外挂结构和2个安全出口。1号风道位于东南象限绿地内，采用明挖法施工；2号风道位于西北象限绿地内，为双层单跨拱顶直墙结构，“洞桩法”施工；4个出入口分别位于车站的四个象限，出入口跨路部分采用暗挖施工，场地条件允许时采用明挖施工；外挂结构位于西北象限绿地内，采用明挖法施工。 　　...... 　　区间设计： 　　 区间结构设计采用单层衬砌形式，管片采用钢筋混凝土管片。为有效地拟合区间曲线，衬砌环采用三种形式，即：标准衬砌环、左转弯衬砌环、右转弯衬砌环。 　　...... 　　区间总体施工部署： 　　 本区间采用2台Φ6250mm土压平衡盾构施工，两台盾构机先后从xx站北端始发，至xx站西端接收后盾构解体、吊出。 　　 在盾构掘进过程中我们将分为两个阶段，第一是试掘进阶段（前100米），掘进速度5～6m/天，第二为正常掘进阶段，掘进速度10m/天。 　　...... 　　编制于2013年，共452页，附CAD设计图，盾构场地布置图、车站平面图等。

（1）土建工程：车站初支结构、主体二次结构、车站外挂及其附属结构；xx桥站～xx站站前盾构始发井（不含）区间工程及其附属联络通道、风井风道、为安装工程提供的主体结构预留预埋； （2） 降水工程：包括车站、区间降水工程的全部内容； （3）站前广场：包括广场铺装、服务设施、景观、绿化、喷灌、市政配套管线，自行车车棚及交通接驳设施等（具体以施工图纸为准）； （4）总负责及协调管理服务。

本资料为某轿厢平衡系数及静压试验检测记录，目录齐全，内容完整，可供下载使用

本资料为轿厢平衡系数及静压试验检测记录，目录齐全，内容完整，可供下载使用

工程为小学教学楼加固，采用位移型阻尼器，附件为加固施工图和节点图

本资料为：土压平衡和泥水平衡顶管工程施工技术规程DBT29-93-2004,设计精准全面,内容详实，可供参考下载。

本文介绍了暖通空调系统常用的几种水力平衡设备，并对常见的几种变流量全面水力平衡系统进行了 分析。

本资料为土压平衡式矩形顶管顶进工法，内容包括编制依据、工程概述、主要施工技术方案等，设计精准，内容详实，可供网友下载参考。

本资料为：DG T J08-2063-2009 地铁土压平衡盾构机技术规程示范文本，内容详实，可供参考。

某别墅设计说明书

泥水加压平衡顶管与其它顶管相比，具有平衡效果好、施工速度快、对土质的适应性强等特点。用泥水加压平衡顶管机顶管，地表最大沉降量小于3cm，每昼夜顶进速度可大于20m，而且不论是粘性土或是砂性土，均能收到良好效果。

适用范围是N值0~50的淤泥到砂砾等各种土质条件下施工；还可在穿越河流、公路、房屋等复土较深的条件施工，而且可在大于管外径0.8倍以上浅复土条件施工；不仅适用于Φ1000~Φ3600毫米口径的混凝土管施工，而且也适用钢管施工。

本资料为电梯运行(含平衡系数)及曳引能力检测试验记录(1)，目录齐全，内容完整，可供下载使用

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本资料为电梯运行（含平衡系数）及曳引能力检测试验记录，目录齐全，内容完整，可供下载使用

地铁右线区间全长约为1120.34m、329.675m；左线区间全长约为1128.824m、323.834m。其中一个区间设置一个联络通道。区间不设置泵站。区间采用3台日本小松Φ6340型加泥式土压平衡盾构机施工，下穿市政大道时与立交桥桩最小净距为3.1m，下穿运河及6层住宅区。盾构穿过的土层有粉砂层、淤泥质粘土层、粘土层、淤泥质粉质粘土层。侧穿火车站广场桩基，盾构与桩最小净距约1.5m。 　　开工日期为2013年5月1日，竣工日期为2014年11月1日。 　　…… 　　工程重点：盾构区间穿越道路，桥梁，河流等建（构）筑物；施工需下穿管线，环境保护要求高。盾构选型直接关乎工程安全和效率，是盾构工程的重中之重。选型主要基于以下工程特点：①粉砂层、淤泥质粘土层掘进；②盾构穿河施工；③小半径（R=300m）曲线施工；④最大纵坡25.5‰；⑤场地承压水。区间设1处联络通道，矿山法施工采用冷冻法预埋注浆孔以便必要时能够注浆补偿冻土融沉引起的地层变形，联络通道顶部的穿墙管，采用钢板止水环并结合柔性卷材防水等措施。粉砂层中盾构进、出洞施工，易发生涌水涌砂现象，施工风险大。盾构穿越直径1.8m污水管，管内底埋深约11.8m，与盾构最小净距约13.2m。左、右线隧道最小平曲线半径分别为300m、450m，施工难度大。 　　…… 　　盾构始发总体工艺流程：盾构始发段地基加固→基座（发射架）安装→盾构机的组装和调试→洞门圈防水装置安装→负环拼装→洞门混凝土凿除→盾构推进至加固区→盾构后靠支撑体系安装→洞门圈注浆→盾构推进50环→车架转换→正常推进。水平冻结孔施工工序：定位开孔及孔口管安装→孔口装置安装→钻孔→测量→封闭孔底部→打压试验。 　　…… 　　共计135页A3版WORD文档。编制于2013年