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第1章 盾构技术综述1

1.1北京盾构技术现状与发展趋势1

1.1.1北京地层与环境特点1

1.1.2北京市盾构技术应用现状3

1.1.3北京市盾构技术发展趋势8

1.2盾构掘进机引进技术11

1.2.1盾构机引进概述11

1.2.2引进盾构机的一般工作程序12

1.2.3设备招标前的准备工作13

1.2.4招标文件的编写14

1.2.5设备引进谈判的思路和技巧15

1.2.6签约合同中技术文件的编写17

1.2.7盾构机引进情况小结17

1.3盾构技术在北京的应用和发展18

1.3.1盾构技术在北京市的发展与应用水平18

1.3.2盾构技术在北京市的应用特点21

1.3.3北京市应用盾构法的几个技术问题22

1.3.4盾构技术发展建议25

1.4盾构施工技术在北京的应用26

1.4.1北京盾构施工技术应用概述26

1.4.2盾构及盾构法27

1.4.3北京开发盾构施工技术的可行性及必要性27

1.4.4北京应用盾构技术与上海的差异28

1.4.5北京亮马河北路污水管道盾构施工技术29

1.5北京市政集团盾构技术发展与展望33

1.5.1历史沿革33

1.5.2技术开发34

1.5.3盾构技术展望36

第2章 盾构造型与机械37

2.1北京地区地铁隧道施工用盾构机选型37

2.1.1北京地区地质情况简介及地铁隧道结构形式37

2.1.2地铁施工用盾构机选型基本原则38

2.1.3盾构机选型考虑要素及注意点38

2.1.4盾构机机型选择40

2.1.5加泥式土压平衡盾构机的基本技术（配置）42

2.1.6北京地区地铁隧道施工用盾构机的几个关键问题48

2.2北京地铁四号线14标段盾构机选型55

2.2.1工程概况及水文地质条件55

2.2.2工程适用的机型55

2.2.3开挖系统的选型57

2.2.4其他附属系统的选用简介59

2.3土压平衡式盾构机60

2.3.1系统组成60

2.3.2主要技术参数62

2.4北京首台土压平衡盾构机的研制63

2.4.1北京市盾构技术研究与应用项目概况63

2.4.2内容与成果65

2.4.3主要成果65

2.4.4产业化66

2.5北京地区土压式盾构刀具的适应性分析67

2.5.1盾构刀具的开挖原理67

2.5.2切削式刀具的种类与适用条件68

2.5.3盾构刀具的合理配置69

2.5.4盾构切削刀具耐用度分析70

2.5.5提高盾构刀具耐用度的措施73

2.6盾构施工设备及附属设备的改进措施73

2.6.1盾构施工工程概况73

2.6.2设备改造方案简介74

2.7加泥式土压平衡盾构机及其配套技术研究75

2.7.1国内外盾构技术概况76

2.7.2设备研究与设计76

2.7.3工艺研究及工程试验80

2.7.4盾构机研究成果81

2.8 IHI盾构机刀盘的使用和维修81

2.8.1盾构机刀盘的作用82

2.8.2刀盘的分类及优缺点82

2.8.3 IHI盾构机刀盘刀具的种类、原理和功能82

2.8.4刀盘施工前后的对比参数83

2.8.5刀盘维修措施84

2.8.6施工期间所需要的设备和材料85

第3章 盾构始发与到达技术86

3.1地铁盾构施工始发和接收的控制措施86

3.1.1工程概况86

3.1.2盾构始发控制措施86

3.1.3盾构接收控制措施89

3.2盾构机吊装下井技术91

3.2.1工程概况91

3.2.2盾构机规格91

3.2.3吊装前的准备92

3.2.4盾构机的吊装下井94

3.2.5监控量测95

3.3盾构吊装对竖井的实时监控量测95

3.3.1工程概况95

3.3.2监测目的及内容95

3.3.3测点布设及数据采集96

3.3.4盾构吊装监测数据处理及分析97

3.3.5监控量测总结99

3.4盾构隧道口旋喷加固对周边影响的分析100

3.4.1工程概况100

3.4.2地质及水文条件100

3.4.3西端头井盾构进出洞口处旋喷加固施工101

3.4.4旋喷加固对基坑围护结构变形的影响102

3.4.5旋喷施工对周围环境的影响103

3.4.6旋喷施工总结103

第4章 盾构掘进技术及风险控制104

4.1土压平衡盾构掘进施工技术管理104

4.1.1土压平衡盾构掘进技术管理的构成104

4.1.2开挖管理104

4.1.3管片拼装管理108

4.1.4注浆管理109

4.1.5盾构隧道的线形管理113

4.2盾构施工测量方法113

4.2.1盾构法施工测量简介113

4.2.2盾构隧道施工测量113

4.3曲线段盾构施工的轴线控制118

4.3.1与曲线隧道盾构推进有关的几个概念118

4.3.2缓和曲线盾构推进轴线的坐标119

4.3.3圆曲线段盾构推进轴线的坐标120

4.3.4案例分析121

4.4土压平衡盾构施工中土的塑流化技术123

4.4.1土壤种类与塑流化状态124

4.4.2常用改良材料124

4.4.3改良材料选用125

4.4.4泥土的塑性流动性管理127

4.4.5塑流化技术小结127

4.5注浆技术在盾构施工中的应用127

4.5.1盾构施工壁后注浆工作原理128

4.5.2同步注浆施工技术128

4.5.3二次补注浆施工技术131

4.5.4注浆技术小结133

4.6背后注浆法在盾构施工中的应用134

4.6.1盾构施工引起地面沉降原因的分析134

4.6.2盾构工法中的背后注浆技术134

4.6.3双液同步注浆法的实际应用135

4.6.4工程完成情况136

4.7土压平衡盾构同步注浆浆液组成137

4.7.1注浆目的与浆液性能要求137

4.7.2水玻璃系浆液固化机理分析138

4.7.3浆液配比试验研究139

4.8盾构施工壁后注浆C-S浆液的研制与应用143

4.8.1 C-S浆液的组分构成143

4.8.2浆液的特点143

4.8.3浆液的反应机理143

4.8.4浆液的研制方法144

4.8.5浆液的一般配比145

4.8.6注意事项146

4.9北京地铁盾构隧道管片设计146

4.9.1修正惯用法和梁-弹簧法的理论基础146

4.9.2北京地铁盾构隧道管片设计实例147

4.9.3计算结果对比分析150

4.10地铁盾构法隧道管片设计151

4.10.1管片结构形式152

4.10.2管片的环宽154

4.10.3封闭块管片插入搭接长度156

4.10.4管片设计建议157

4.11盾构隧道联络通道施工中管片纵向应力变化158

4.11.1工程概况158

4.11.2测试原理158

4.11.3管片应力监测分析159

4.11.4结论162

4.12隧道盾构曲线管片拼装技术在纠偏中的应用162

4.12.1纠偏时管片拼装技术的作用162

4.12.2管片结构及拼装形式162

4.12.3楔形量位置计算163

4.12.4施工方法164

4.12.5工程实例164

4.13北京地铁质构管片拼装技术165

4.13.1工程概况165

4.13.2盾构管片制作165

4.13.3盾构管片拼装165

4.14北京地铁4号线14标段盾构隧道防水工程质量控制169

4.14.1工程概况169

4.14.2盾构隧道防水设计做法169

4.14.3盾构隧道施工防水质量控制要点170

4.15 盾构隧道施工引起的地表沉降因素分析173

4.15.1地表沉降的影响因素分析173

4.15.2地表沉降的历时阶段分析174

4.15.3现场监测174

4.15.4监测数据分析175

4.16区间盾构隧道联络道施工对隧道结构和周围地层安全性影响的分析175

4.16.1工程背景176

4.16.2施工过程力学形态三维模拟分析177

4.16.3结论180

第5章 盾构近接施工及风险控制技术181

5.1地铁盾构下穿古建筑地面沉降控制措施181

5.1.1工程概况181

5.1.2盾构施工地面沉降控制原理及重要性181

5.1.3盾构施工地面沉降控制措施182

5.2盾构隧道近距离侧穿高层建筑的影响183

5.2.1工程概况183

5.2.2数值计算184

5.2.3实测分析186

5.2.4结论189

5.3新建隧道与高层建筑间距变化对其基础沉降的影响190

5.3.1工程概况190

5.3.2数值计算分析191

5.3.3结论194

5.4双线盾构隧道穿越对既有结构变形的影响194

5.4.1盾构穿越既有建（构）筑物的影响研究现状194

5.4.2工程概况195

5.4.3数值模拟195

5.4.4数值模拟结果与监测结果对比分析196

5.4.5结论196

5.5盾构隧道斜交下穿地铁车站的影响与监测研究197

5.5.1工程概况197

5.5.2影响范围的理论预测198

5.5.3新建盾构隧道施工参数控制分析198

5.5.4既有地铁结构沉降监测199

5.5.5监测数据分析199

5.5.6结论202

5.6盾构法隧道下穿既有结构三维数值模拟分析202

5.6.1工程背景203

5.6.2盾构穿越车站数值模拟203

5.6.3实测结果207

5.6.4数值模拟分析小结208

5.7盾构隧道近距离小角度上穿已建暗挖隧道方案208

5.7.1盾构隧道通过前施作下方隧道二衬结构209

5.7.2最终采用的施工方案及隧道加固措施210

5.7.3型钢支撑体系的受力监测212

5.7.4结论214

5.8盾构穿越铁路的沉降综合控制技术214

5.8.1工程概况214

5.8.2土体变形对列车运行的影响215

5.8.3盾构穿越铁路时地面沉降的影响因素215

5.8.4穿越铁路的主要技术措施218

5.8.5加泥式土压平衡盾构穿越京九和柳西线的效果220

5.9盾构隧道穿越铁路沉降控制研究221

5.9.1工程概况与控制的变形基准221

5.9.2穿越铁路地层变形的控制要点分析221

5.9.3穿越铁路施工的数值模拟222

5.9.4地层变形实测分析223

5.9.5沉降控制综合措施225

5.10盾构下穿城铁线施工技术226

5.10.1概况226

5.10.2盾构过轨施工有限元模拟分析227

5.10.3风险点分析与解决思路228

5.10.4开挖面稳定措施229

5.10.5盾构掘进229

5.10.6监控量测229

5.11盾构近距离穿越大型桥区安全监测技术232

5.11.1工程背景232

5.11.2工程重点及难点233

5.11.3桥区预注浆加固方案233

5.11.4安全监测方案234

5.11.5监测成果分析237

5.12盾尾空隙对邻近桩基位移影响分析239

5.12.1工程概况239

5.12.2数值模拟239

5.12.3结论241

5.13地铁隧道重叠段施工技术241

5.13.1工程概况241

5.13.2工程重点与难点分析242

5.13.3施工方案优化242

5.13.4深孔注浆施工244

5.13.5监控量测245

5.14夯管法加固穿越盾构管道的浅埋暗挖施工技术246

5.14.1工程概况246

5.14.2方案的选定246

5.14.3方案的实施247

5.14.4量测监控248

第6章 砂卵石层盾构掘进技术249

6.1适用于砂卵石地层的土压平衡盾构249

6.1.1工程地质与水文地质条件249

6.1.2盾构总体配置与参数249

6.1.3切削刀具使用寿命251

6.1.4塑流化改良技术253

6.2穿越全断面砾石层的盾构施工254

6.2.1工程及地质概况254

6.2.2工程特点255

6.2.3盾构机主要技术参数255

6.2.4泥浆材料的配合比256

6.2.5注浆材料及配合比256

6.2.6施工实测结果256

6.2.7结论257

6.3砂卵石地层盾构隧道关键施工技术258

6.3.1概述258

6.3.2工程特点与难点258

6.3.3盾构施工的关键技术259

6.3.4监控量测与信息反馈技术262

6.3.5结论与存在问题264

6.4无水砂卵石地层盾构隧道施工地层变形分析265

6.4.1工程概况266

6.4.2地层变形的监控量测充计266

6.4.3地层变形的量测分析267

6.4.4监测数据的预测分析与反馈270

6.5无水砂卵石地层土压平衡盾构施工泡沫应用技术271

6.5.1工程特点及难点271

6.5.2泡沫技术研究及工程应用272

6.5.3施工效果272

6.5.4泡沫的作用原理273

第7章 微型盾构掘进技术275

7.1微型盾构技术在北京地区的应用275

7.1.1盾构的类型275

7.1.2微型盾构技术276

7.1.3微型盾构技术在北京地区的应用276

7.2加泥式土压平衡盾构的土压管理278

7.2.1土压管理的原理和方法278

7.2.2目标土压力的设定280

7.2.3结论和建议281

7.3盾构主要施工参数的控制与管理281

7.3.1工程概况282

7.3.2φ3.33m加泥式土压平衡盾构概述283

7.3.3施工参数的控制与管理283

7.3.4泥浆泡沫复合添加工艺285

7.3.5施工参数的主要影响因素及控制措施286

7.4亮马河北路污水工程盾构施工管理288

7.4.1工程概况288

7.4.2加泥式土压平衡盾构机288

7.4.3施工工艺流程和关键施工技术289

7.4.4施工组织290

7.4.5管理要点291

7.4.6结语294

7.5亮马河北路污水隧道盾构掘进段施工技术294

7.5.1初始掘进段的工艺流程295

7.5.2初始掘进段的施工技术296

7.5.3初始掘进段的施工管理297

7.5.4结论、建议和展望298

7.6亮马河北路污水隧道盾构法施工技术总结298

7.6.1城市污水隧道盾构法施工技术概述298

7.6.2亮马河北路污水隧道盾构施工段工程概况299

7.6.3盾构掘进机选型301

7.6.4盾构法施工技术305

7.6.5结论311

7.7砂黏土层盾构施工技术312

7.7.1盾构选型312

7.7.2加泥式土压平衡盾构开挖面稳定控制技术313

7.7.3背后注浆315

7.7.4盾构姿态控制技术317

7.7.5地面沉降控制技术317

第8章 盾构技术在其他领域的应用319

8.1采用矿山法构筑区间盾构隧道渡线段方案319

8.1.1确定施工方案的原则320

8.1.2渡线段施工方案320

8.1.3施工力学行为分析322

8.1.4结论324

9.2地铁车站盾构法与矿山法联合施工技术325

8.2.1工程对象和施工方案326

8.2.2车站盾构法施工隧道结构设计326

8.2.3施工组织与安排328

8.2.4工程造价预测330

8.3结合盾构法建造地铁车站的方案设计331

8.3.1目标车站的选择331

8.3.2车站的四种建筑方案设计331

8.3.3浅埋暗挖拓展车站建筑方案的设计特点332

8.3.4结论333

8.4盾构法隧道渡线双联拱施工过程数值模拟分析334

8.4.1盾构法隧道分叉段结构形式334

8.4.2盾构法隧道分叉段数值模拟分析335

8.4.3结论336

参考文献337