盾構隧道工程

第1章  緒  論  / 1
1.1  概述  / 1
1.2  盾構機類型  / 2
1.3  盾構機的發展歷史  / 4
    1.3.1  國外發展歷史  / 4
    1.3.2  我國發展歷史  / 9
1.4  盾構機的技術發展趨勢  / 11
1.5  全書內容框架  / 16
思考題  / 17
參考文獻  / 17

第2章  盾構隧道工程勘察設計  / 19
2.1  盾構隧道工程勘察的目的  / 19
2.2  盾構隧道工程勘察的內容和方法  / 19
    2.2.1  勘察內容  / 19
    2.2.2  主要勘測手段  / 23
    2.2.3  盾構隧道工程勘察成果及資料要求  / 26
2.3  工程地質條件評價  / 30
    2.3.1  工程地質評價內容  / 30
    2.3.2  常見地層對盾構施工的影響  / 31
2.4  盾構隧道斷面與線形設計  / 33
    2.4.1  盾構隧道分類  / 33
    2.4.2  盾構隧道斷面形狀  / 34
    2.4.3  盾構隧道線形設計  / 35
2.5  補充勘察工程案例  / 39
    2.5.1  工程概況  / 39
    2.5.2  補充勘察目的  / 39
    2.5.3  勘察和溶洞處理驗證及完成工作量  / 40
    2.5.4  工程地質條件  / 42
    2.5.5  水文地層條件  / 43
    2.5.6  溶洞處理試驗方法和結果  / 44
    2.5.7  盾構施工建議  / 44
思考題  / 44
參考文獻  / 45

第3章  盾構機構造與工作原理  / 46
3.1  盾構機組成  / 46
3.2  盾構機基本構造  / 47
    3.2.1  盾構機基本構造  / 47
    3.2.2  後配套系統  / 60
    3.2.3  盾構施工遠端監控系統  / 61
3.3  盾構機主要工作原理  / 62
    3.3.1  土壓平衡盾構  / 62
    3.3.2  泥水平衡盾構機  / 63
3.4  特殊盾構  / 64
思考題  / 66
參考文獻  / 67

第4章  盾構機選型  / 68
4.1  盾構機選型要求、 原則與依據  / 68
    4.1.1  盾構機選型要求  / 68
    4.1.2  盾構機選型原則  / 69
    4.1.3  盾構機選型依據  / 69
4.2  盾構機類型選擇  / 72
    4.2.1  盾構機選型影響因素  / 72
    4.2.2  兩類盾構機適應性擴展  / 74
4.3  盾構機構造選型  / 76
    4.3.1  刀盤選型  / 76
    4.3.2  刀具選型  / 78
    4.3.3  盾構出渣系統選型  / 82
    4.3.4  其他主要配置選型  / 84
4.4  盾構選型新技術  / 88
    4.4.1  刀盤刀具設計與選型技術  / 88
    4.4.2  刀具新結構及新材料  / 90
    4.4.3  刀具狀態檢測技術  / 91
4.5  常見地層盾構選型實例  / 91
    4.5.1  上軟下硬地層盾構選型——土壓平衡盾構  / 91
    4.5.2  下穿水體盾構選型——泥水平衡盾構  / 100
思考題  / 105
參考文獻  / 105

第5章  盾構隧道襯砌結構形式及設計  / 107
5.1  盾構隧道襯砌類型與材料  / 107
    5.1.1  盾構隧道襯砌結構類型  / 107
    5.1.2  裝配式管片襯砌材料  / 110
5.2  管片的類型、 特徵  / 112
    5.2.1  管片的分類方法  / 112
    5.2.2  不同斷面形狀管片的特徵  / 113
    5.2.3  管片環的構造特徵  / 115
5.3  管片接縫及防水  / 117
    5.3.1  管片連接形式  / 117
    5.3.2  管片環的接縫  / 122
    5.3.3  管片襯砌環組合形式  / 123
    5.3.4  管片襯砌防水  / 124
5.4  盾構隧道圍岩壓力計算  / 126
    5.4.1  荷載假定  / 126
    5.4.2  荷載計算方法  / 127
5.5  盾構管片內力計算  / 135
    5.5.1  盾構管片結構內力計算方法簡介  / 135
    5.5.2  慣用及修正慣用計算法  / 136
    5.5.3  多鉸接環計算方法  / 138
    5.5.4  彈性鉸圓環計算方法  / 139
    5.5.5  梁-彈簧模型計算方法  / 141
    5.5.6  數值模擬計算方法  / 144
    5.5.7  管片內力計算工程案例  / 147
5.6  管片配筋與結構設計  / 154
    5.6.1  管片設計原則  / 154
    5.6.2  管片配筋計算  / 154
    5.6.3  接縫斷面設計  / 155
    5.6.4  管片細節設計  / 155
5.7  盾構隧道聯絡通道設計  / 158
    5.7.1  聯絡通道設計原則  / 158
    5.7.2  聯絡通道設計要點  / 159
    5.7.3  聯絡通道結構形式  / 159
5.8  盾構隧道抗震設計  / 160
    5.8.1  地震係數法  / 161
    5.8.2  反應位移法  / 161
    5.8.3  圍岩應變傳遞法  / 162
    5.8.4  地基抗力係數法  / 162
    5.8.5  動力有限元法  / 162
思考題  / 162
參考文獻  / 163

第6章  盾構始發與接收  / 164
6.1  盾構工作井  / 165
    6.1.1  圍護樁  / 165
    6.1.2  地下連續牆法  / 169
    6.1.3  沉井法  / 177
6.2  盾構隧道端頭加固  / 180
    6.2.1  端頭加固工法  / 180
    6.2.2  端頭加固驗算  / 190
    6.2.3  端頭加固範圍  / 196
    6.2.4  加固土體效果檢查  / 200
    6.2.5  端頭加固驗算案例  / 201
6.3  盾構始發裝置及技術控制  / 202
    6.3.1  盾構始發裝置  / 202
    6.3.2  始發掘進控制  / 207
6.4  盾構接收裝置及技術控制  / 215
    6.4.1  盾構接收裝置  / 215
    6.4.2  接收控制  / 216
    6.4.3  盾構解體  / 216
6.5  特殊條件下盾構始發接收技術  / 217
    6.5.1  鋼套筒輔助盾構始發接收技術  / 217
    6.5.2  疊線隧道接收技術  / 219
    6.5.3  盾構地表接收技術  / 220
    6.5.4  過站技術  / 222
    6.5.5  空推接收技術  / 224
思考題  / 225
參考文獻  / 225

第7章  盾構掘進與管片拼裝  / 228
7.1  土壓平衡盾構掘進  / 228
    7.1.1  掘進參數的計算與選取  / 228
    7.1.2  土壓平衡盾構平衡控制  / 234
    7.1.3  掘進模式的選擇  / 237
7.2  泥水平衡盾構掘進  / 238
    7.2.1  掘進時切口泥水倉壓力管理  / 238
    7.2.2  掘土量管理  / 239
7.3  管片運輸與拼裝  / 241
    7.3.1  管片的存儲與運輸  / 241
    7.3.2  管片拼裝作業  / 241
    7.3.3  管片排版  / 243
    7.3.4  管片拼裝誤差及其控制  / 247
7.4  盾構開倉換刀  / 249
    7.4.1  開倉換刀原因  / 249
    7.4.2  開倉換刀方法  / 249
    7.4.3  開倉換刀工藝  / 250
7.5  聯絡通道施工  / 252
    7.5.1  聯絡通道的功能  / 252
    7.5.2  聯絡通道的施工方法  / 252
7.6  監控量測  / 254
    7.6.1  隧道環境監控量測  / 255
    7.6.2  隧道結構監控量測  / 259
7.7  特殊條件下盾構施工技術及實例  / 260
    7.7.1  盾構法施工常見特殊條件  / 260
    7.7.2  上軟下硬地層盾構隧道施工  / 261
    7.7.3  砂卵石地層盾構隧道施工  / 263
    7.7.4  穿越基岩、 孤石等障礙物盾構隧道施工  / 266
    7.7.5  溶洞地層盾構隧道施工  / 268
    7.7.6  瓦斯地層盾構隧道施工  / 270
    7.7.7  小間距並行盾構隧道施工  / 272
    7.7.8  小半徑曲線盾構隧道施工  / 275
    7.7.9  下穿既有建（構）築物的盾構隧道施工  / 278
思考題  / 281
參考文獻  / 282

第8章  盾構壁後注漿  / 283
8.1  壁後注漿的目的及分類  / 283
    8.1.1  盾構壁後注漿的目的  / 283
    8.1.2  盾構壁後注漿的分類  / 284
8.2  壁後注漿材料及性能需求  / 285
    8.2.1  壁後注漿材料及其適用性  / 285
    8.2.2  壁後注漿材料性能指標  / 288
    8.2.3  壁後注漿材料基本性能測試  / 288
    8.2.4  典型盾構工程注漿材料配合比  / 289
8.3  壁後注漿常用設備  / 290
    8.3.1  拌漿設備  / 290
    8.3.2  注入設備  / 291
    8.3.3  控制系統  / 293
    8.3.4  注意事項  / 295
8.4  盾構壁後注漿施工與控制  / 295
    8.4.1  壁後注漿工藝參數控制  / 295
    8.4.2  注漿施工組織與管理  / 296
    8.4.3  管片壁後注漿效果評價  / 298
    8.4.4  常見問題及解決措施  / 299
8.5  盾構壁後注漿過程優化技術與案例應用  / 299
    8.5.1  最優配合比求解  / 299
    8.5.2  案例應用  / 300
思考題  / 303
參考文獻  / 303

第9章  盾構渣土改良及資源化再利用  / 305
9.1  渣土改良的原因  / 305
9.2  盾構渣土特性  / 307
    9.2.1  渣土的組成  / 307
    9.2.2  渣土的物理力學性質  / 308
9.3  渣土改良劑的類型和技術參數  / 309
    9.3.1  渣土改良劑的類型  / 309
    9.3.2  渣土改良技術參數及確定  / 311
    9.3.3  渣土改良劑地層適應性  / 313
9.4  渣土改良裝置  / 314
    9.4.1  泡沫注入系統  / 314
    9.4.2  黏土礦物類注入系統  / 315
    9.4.3  分散劑、 絮凝劑注入系統  / 315
9.5  渣土改良評價指標及確定方法  / 316
    9.5.1  塑流性  / 316
    9.5.2  滲透性  / 318
    9.5.3  磨損性  / 318
    9.5.4  黏附性  / 319
    9.5.5  抗剪強度  / 322
    9.5.6  壓縮性  / 324
    9.5.7  盾構掘進參數  / 324
    9.5.8  盾構渣土評價方法總結  / 325
9.6  渣土改良下盾構掘進及地層回應  / 327
    9.6.1  改良渣土力學行為模擬  / 327
    9.6.2  渣土改良下盾構掘進參數和地層回應  / 328
9.7  盾構渣土資源化再利用  / 328
    9.7.1  再利用的意義  / 328
    9.7.2  渣土資源化再利用方式及案例  / 328
9.8  盾構掘進渣土改良實例  / 332
    9.8.1  工程概況  / 332
    9.8.2  改良劑選型  / 333
    9.8.3  改良參數確定  / 334
    9.8.4  盾構渣土改良參數  / 336
    9.8.5  渣土改良效果分析  / 336
9.9  盾構渣土改良技術問題  / 338
思考題  / 339
參考文獻  / 340

第10章  泥水平衡盾構泥漿處置  / 343
10.1  概述  / 343
10.2  泥水平衡盾構掘進泥漿  / 344
    10.2.1  掘進泥漿的作用  / 344
    10.2.2  掘進泥漿的組成  / 345
    10.2.3  掘進泥漿性能及指標  / 346
    10.2.4  掘進泥漿性能要求  / 347
10.3  泥漿處理場地佈置及設備  / 348
    10.3.1  泥漿處理場地佈置  / 348
    10.3.2  泥漿處理設備  / 349
10.4  盾構廢棄泥漿再利用研究  / 354
    10.4.1  廢棄泥漿在壁後注漿中的再利用  / 354
    10.4.2  廢棄泥漿在路基工程中的再利用  / 355
    10.4.3  廢棄泥漿在填海料中的再利用  / 356
10.5  盾構泥漿處理典型實例分析  / 357
    10.5.1  工程概況  / 357
    10.5.2  工程地質  / 357
    10.5.3  泥漿處置  / 358
    10.5.4  現場泥漿處理效果  / 360
思考題  / 361
參考文獻  / 361

第11章  盾構隧道施工環境影響及控制  / 362
11.1  盾構隧道施工地層變形  / 362
11.2  盾構隧道施工地層損失  / 363
    11.2.1  盾構施工地層損失概念與組成  / 363
    11.2.2  盾構施工地層損失率計算方法  / 364
    11.2.3  計算案例  / 368
11.3  盾構施工地層位移預測方法  / 370
    11.3.1  經驗公式法  / 370
    11.3.2  隨機介質理論方法  / 373
    11.3.3  解析法  / 377
    11.3.4  數值模擬分析方法  / 382
    11.3.5  模型實驗法  / 383
    11.3.6  其他方法  / 383
11.4  盾構隧道施工對既有建（構）築物的影響評價  / 384
    11.4.1  盾構施工對建（構）築物影響的表現形式  / 385
    11.4.2  建（構）築物變形損壞的評價方法  / 386
11.5  盾構隧道施工地層變形控制常見方法  / 391
    11.5.1  地層變形控制常見方法  / 391
    11.5.2  盾構掘進參數控制方法  / 392
    11.5.3  地層加固方法  / 394
思考題  / 395
參考文獻  / 395

第12章  盾構隧道結構病害及整治  / 398
12.1  盾構隧道襯砌結構常見病害成因及防控  / 398
    12.1.1  管片環縫不齊整  / 398
    12.1.2  管片縱縫不齊整  / 399
    12.1.3  管片裂縫  / 399
    12.1.4  管片錯台  / 403
    12.1.5  管片接頭損壞  / 404
    12.1.6  管片滲漏水  / 404
    12.1.7  管片腐蝕  / 405
    12.1.8  管片凍害  / 405
12.2  盾構管片襯砌結構病害調查  / 406
    12.2.1  病害調查目的  / 406
    12.2.2  主要病害檢測方法  / 406
12.3  盾構隧道結構安全評價  / 408
    12.3.1  盾構隧道襯砌結構的安全監測  / 408
    12.3.2  盾構隧道襯砌結構安全評價內容  / 409
    12.3.3  盾構隧道襯砌結構典型病害分級標準  / 409
12.4  盾構隧道結構病害整治方法  / 412
    12.4.1  管片襯砌病害的整治原則  / 412
    12.4.2  襯砌裂損整治  / 412
    12.4.3  管片漏水整治  / 413
    12.4.4  管片襯砌腐蝕整治  / 414
    12.4.5  管片結構耐久性保障技術展望  / 414
思考題  / 414
參考文獻  / 414