文摘

基于TBM隧道在以色列特拉维夫的红线,本文进行了实验室测试盾构切削混凝土和钢筋混凝土桩和研究刀具的切削性能,钢筋的故障模型,破坏钢筋的长度,和铣刀振动。结果表明,较低的条件下隧道的速度和旋转速度、刀盘的振动小,振动刀盘中心的刀盘的径向方向更明显。横截面的钢筋主要由剪切部分,tensile-shear部分,tensile-compressive部分,和弯曲部分。考虑到隧道状态,建议采用开挖3∼5毫米/分钟的速度,和转速的1.0∼1.3 r / min。虽然切割钢筋混凝土桩,“低开挖速度,高转速,和更少的干扰”。用圆盘刀具切割效率和转矩稳定但钢筋从切割的长度差别很大。建议多数刀具的圆盘刀具和补充与阻力位和刀具。

1。介绍

为了解决交通拥堵的问题,充分利用地下空间,地铁/地铁隧道在世界各个城市举办的构造。由于复杂的施工环境和限制城市校准计划的隧道,隧道附近现有成堆的建筑经常出现(1- - - - - -4]。在特定情况下,隧道是通过现有的桩5- - - - - -7]。盾构隧道的施工方法是广泛应用于隧道工程,对其利用安全、效率、机械化程度高,和小扰动。相对于隧道重路由和桩基础的方法6,8],减少桩直接使用盾牌刀更节约和高效当盾构隧道通过现有的钢筋混凝土(RC)桩,它有广阔的应用前景。盾减少桩过程中,刀具的参数配置和保护工作是至关重要的。因此,重要的是要执行实验室或现场试验前盾构刀盘切削钢筋混凝土桩的实际工程应用。

近年来,大多数研究主要集中在影响盾构隧道在现有桩基础(1,2,9- - - - - -14),并报告有关切割钢筋混凝土桩的盾牌是很少的。基于在中国苏州地铁的建设,保护切割钢筋混凝土桩的现场试验,研究了改性磨损和损坏的出挑的et al。7]。王等人。15- - - - - -17]介绍了盾减少障碍桩的现场试验,和保护工作参数进行了分析。基于桥梁桩的施工盾构切削,元et al。18)研究的可行性的新风格的刀盾切割大直径钢筋混凝土桩。现场试验的保护提出了削减陈et al。19)调查和切削参数变化特征。杜et al。20.和徐et al。21)执行实验室测试的直接由盾构刀盘切削钢筋混凝土桩,阀瓣和撕裂刀的组合方案,提出了合理的切削参数。

减少桩直接使用盾牌被用在一些实际工程。然而,作为一个新兴技术,切割钢筋混凝土桩直接由盾还没有成熟。盾牌刀是专门用来切障碍钢筋混凝土桩仍然缺席。刀具和切削参数的变化特征仍在探索阶段和刀具磨损和刀盘现象伤口钢筋实际工程中普遍存在。

基于TBM隧道在以色列特拉维夫的红线,实验室检测盾构切削混凝土和钢筋混凝土桩、切削刀具的性能、钢筋的故障模型,破坏钢筋的长度,并通过TBM刀具振动进行了综合实验平台,从而提供合理的切削参数对切削TBM隧道段桩基础。

2。项目概述

红线特拉维夫轻轨交通工程(西段)位于以色列特拉维夫的中心。TBM隧道(西段)位于赫茨尔街和班固利恩站之间是地下工程的重要组成部分,如图1。它由twin-bore单轨与节段隧道衬砌的内径6.5米总长度约5.5公里。盾牌的直径7.54米,最大推力为55000 kN, 12000 kN·m的额定转矩,最大转速3.8构建隧道采用r / min。

掘进机将推出了赫茨尔轴,然后钻穿艾伦比站,在Karlibach车站被解除了。阿亚隆河隧道将地下通道和铁路(图2)Galei吉尔轴和Arlozorov站。两岸的亚龙河床,亚龙挡土墙结构。挡土墙位于东部约20米Galei吉尔发射轴和支持亚龙北高速公路。挡土墙支持铁路和西部位于Galei约30米吉尔发射轴。这些部分由桩挡土墙,详细描述在接下来的条款。TBM会遇到这些障碍后立即启动。在河的西岸,一个l型的空间钢筋混凝土挡土墙在桩轴基础构造,这堵墙的基础由两排桩直径1米和12米的深度。和桩基础侵入隧道表中列出1。

3所示。实验设计

为了验证盾牌刀的性能直接切割方形和圆形桩、圆盘刀具安装在刀头和方形和圆形桩岩盘对称排列。由C35标号混凝土桩基础,和M5级水泥砂浆在正方形和圆形桩之间。

实验测量的参数主要包括刀具的性能在切割圆形和方形桩,刀具的振动特点,故障形式的钢筋,和盾构隧道的施工参数。在此基础上,由刀切割圆形和方形桩的可行性评估。

3.1。安排的刀具

十四17寸刀具与等截面采用在两个工作条件,其中包括6个双刃刀(1 # 6 #)和八个单刃刀具(7 # -14 #),如图3。

3.2。桩在岩盘的安排

在实验中,桩类似于亚隆河桩TBM # 6和TBM # 5将会遇到。为了模拟亚龙成堆,circle-section桩和方截面桩平行和放置。circle-section桩的直径和强化和方截面桩约亚龙桩一样。

岩盘的直径的TBM综合平台222500毫米),切削刀具的直径是2280毫米和模拟岩层的厚度是500毫米。方形和圆形桩的并行排列在同一岩盘的比率1:1。圆形桩形成一个结构直径1200毫米和450毫米大小的方形桩×400毫米。这两个结构对称布置在阀瓣,间距为280毫米。主钢筋的圆形和方形桩Φ25螺纹钢筋,和马镫Φ12普通圆棒。

为了模拟条件下,桩的埋深,内置钢筋延伸长,主要酒吧和箍筋焊接和固定在实验期间,和桩的顶部覆盖一个50毫米厚测试隧道层。圆形和方形桩被安排在岩盘,如图4。

3.3。TBM综合实验平台

TBM综合实验平台(22盾构机的国家重点实验室和无聊的实验采用的技术,如图5。TBM综合实验平台主要包括机械结构、液压泵站,隧道设备,旋转装置,螺旋输送机,其控制系统。它用于垂直或水平进行各种具体的实验样品的刀具由不同的材料和不同的刀间距,切削速度,和饲料利率。基于这些统计数据,分析了切削效率和刀具使用寿命,从而提供合适的刀具材料和适当的安排不同的项目。TBM综合实验平台的实验参数表中列出2。

4所示。实验结果分析

4.1。TBM参数综合平台

以下4.4.1。力机的初始值

图6显示的数据的总推力和渗透速度刀具之前接触岩盘(闲置推力)。在这个阶段,桩没有把刀具,和tunneing速度的趋势可以分为两个时期:从段9(1):44:03年9:45:21日最大渗透速度反馈的刀头是53.7毫米/分钟,和最大推力达到1778.2 kN。当刀具的渗透速度控制在50.7 - -53.7毫米/分钟,通常与总推力呈正相关。总推力随渗透率的增加速度控制的价值,然后仍然稳定在1765.6 - -1778.2 kN。(2)后段时间9:45:21岁,当刀具的渗透速度大幅减少从53.7毫米/分钟时为零9:45:21日总推力不会迅速下降。又一次9:45:21日总推力时首先减少从1778.2 kN 9: 45: 21 - 1465.4 kN的时候9:45:47。然后,它仍稳定在1595.8 - -1637.6 kN增加刀具的渗透速度。

刀具停止向前渗透,是处于闲置状态。通过控制转速在0.36 - -0.48 r / min,转矩波动在28.4 - -30.2 kN·m。图7显示了在空载条件下扭矩和转速。

4.1.2。切割刀具的混凝土层

刀具的渗透速度。反馈值是平均9.47毫米/分钟和旋转速度是0.61 r / min。总推力和扭矩时切割混凝土层如图8。可以看出总推力和扭矩刀具逐渐增加的常数渗透速度和旋转速度上面所提到的,和两个参数是强烈相关。

图9显示了铣刀的反馈值的变化渗透和转速时切割混凝土层。从图可以看出,由于具体的步骤特征铣刀打破,渗透的振动振幅变化很大,从0毫米/分钟到38.78毫米/分钟。与设定的值相比,刀具扭矩变化小,从0.516 kN·m 0.662 kN·m。

然而,上述刀穿透速度和旋转速度不能满足要求稳定和高效的混凝土破坏,有必要增加转速或改变渗透速度。

增加渗透速度、平均反馈值是17.25毫米/分钟。总推力和扭矩随时间的变化如图10。它可以发现,当渗透速度增加,总推力和转矩快速增长。瞬时最大总推力达到3862.5 kN,瞬时最大扭矩达到387.1 kN·m。开车时速度最大渗透一会儿,刀具卡住,逐步停止旋转,扭矩逐渐降低为0。

设置渗透速度。平均反馈值是6.47毫米/分钟。在刀具的旋转速度增加到1.03 r / min,总推力和扭矩随时间的变化如图11。图中说明的,刀具的旋转速度增加时,总推力和扭矩首先迅速增加,然后慢慢减少,表明更高的转速相比,较低的渗透速度导致较低的混凝土破坏的效率和更低的能量利用率。

4.1.3。切割刀具的钢筋混凝土层

当切割钢筋混凝土层,平均刀具的渗透速度反馈值为10.8毫米/分钟,转速是0.54 r / min。图12显示了总推力和扭矩随时间的变化。从图可以看出,瞬时最大总推力4051.9 kN,瞬时最大扭矩是380.72 kN·m。刀具的工作稳定一段时间时,扭矩达到最大刀具卡住,导致转矩降低为0。

通过对比推力和扭矩在切割混凝土和切割钢筋混凝土(表3),它可以发现所需的推力和扭矩切割混凝土明显低于那些切割钢筋层。通过观察(噪音和振动)在参数的测试和监控,以确保有效的挖掘,避免机器的,最合适的参数与圆盘刀具切削C35混凝土9.47毫米/分钟≦渗透速度≦17.25毫米/分钟和转速≦0.61 r /分钟;钢筋混凝土的渗透速度约8.36毫米/分钟,不超过13.30毫米/分钟。当然,提高转速可以更高的渗透速度,所以建议设置转速略高于1.0 r / min。

4.2。失效模式的钢筋

4.2.1。准备弯曲的钢筋

图13显示了一些钢筋的钢筋混凝土切割刀具。从图我们可以看到,有许多长钢筋剪的,和一些严重弯曲。这是由于以下三个原因:(1)钢筋不结束焊接牢固,焊接点分开下拉伸力时减少刀具;(2)混凝土强度较低,处于复杂应力状态,导致钢筋上的刀力转移到混凝土,导致混凝土的破坏钢筋(直属23]。与此同时,钢筋变形很大程度上由于压缩,但抗拉强度损失很小;和(3)的两端钢筋被打破后,钢筋不断扭曲和变形的旋转刀具。

4.2.2。横截面的钢筋

截面类型钢筋断裂的刀具主要包括剪切部分,tensile-shear部分,tensile-compressive部分,弯曲部分,如图14。其中,剪切部分是由钢筋之间的相对位移引起的直接下刀,边上有一个压缩的刀下。这种类型的横截面是光滑,反光,单向运动的一个明显的标志和占总可数的20%部分。tensile-shear部分是由拉应力的共同作用引起的钢筋和刀具的剪切应力。单向运动的标志,它是细粒度的,而不是光滑,占总数的30%可数部分。tensile-compressive部分共同作用造成的压缩和拉伸应力钢筋。较小的截面面积、颗粒表面,它占总可数的10%部分。弯曲部分是由脆性断裂的薄弱等表面裂缝由于弯曲钢筋的下刀的旋转。这种类型占总可数的40%部分。

4.2.3。损坏的钢筋的长度

测试的统计损坏的钢筋切割C35钢筋混凝土用圆盘刀具图所示15。损坏的钢筋包括(1)两边的钢筋由圆盘刀具损坏,和(2)钢筋被圆盘刀具一侧和受损之间的焊接点在另一边。双方的钢筋被圆盘刀具损坏应当视为可数。

从图可以得出结论,可数钢筋长度在0 - 600 mm占总量的76.92%。可数钢筋的长度超过1000毫米的总量的14.29%,可以认为切割钢筋的一面后,应力释放,因此圆盘刀具使伤害减少钢筋。钢筋不切断但扭曲,所以横截面的收缩越少,更难。

4.3。刀具的振动

表4在测试期间显示刀具的振动。可以看出,当切割混凝土层在低开挖速度和较低的转速,中心刀杆的振动加速度是-0.929∼1.077 g在刀具的径向和-0.563∼0.495克刀具的轴向方向。

切割钢筋混凝土层时,中心刀杆振动剧烈加速为-3.714∼3.084 g在径向方向上的刀,和1.272∼-0.95克的加速度g刀具的轴向方向。9 #刀杆的振动加速度是-2.188∼1.556 g在圆周方向上的刀。基于上述分析,可以得出结论,TBM综合平台的结构设计,当切割钢筋混凝土层,中心刀具的振动最强然后削弱它向外。

4.4。刀具的磨损

随着C35钢筋混凝土层减少刀具只有500毫米厚,不能测量刀具的磨损。在测试中使用的刀具是全新的27英寸刀具由中国铁路工程设备集团有限公司有限公司16显示了C35后的刀具切割钢筋混凝土层。

5。结论

基于TBM隧道在以色列特拉维夫的红线,实验室检测盾构切削混凝土和钢筋混凝土桩、切削刀具的性能、钢筋的故障模型,破坏钢筋的长度,并通过TBM刀具振动进行了全面的实验平台。根据结果,可以总结出以下的结论。(1)条件下的隧道速度和转速低,刀盘的振动小,振动刀盘中心的刀盘的径向方向更明显。(2)长切钢筋钢筋存在,有些是严重弯曲。横截面的钢筋主要由剪切部分,tensile-shear部分,tensile-compressive部分,和弯曲部分。(3)考虑到隧道状态,建议采取开挖3∼5毫米/分钟的速度,转速1.0∼1.3 r / min。虽然切割钢筋混凝土桩,“低开挖速度,高转速,减少干扰”建议增加切割钢筋的能力。(4)用圆盘刀具切割效率和转矩稳定但钢筋从切割的长度差别很大。建议多数刀具的圆盘刀具和补充与阻力位和刀具。

数据可用性

本研究中所有生成的数据或分析包括在发表的这篇文章。

的利益冲突

作者宣称他们没有利益冲突或者人际关系可能出现影响工作报告。

确认

这项工作是支持的关键技术和创新的项目中铁隧道集团(2016 - 18)。