盾构隧道工程

本书以我国城市轨道交通、铁路、公路、地下综合管廊等行业标准为依据,系统全面地介绍了国内外盾构隧道工程的发展、盾构隧道工程勘察、隧道结构设计、盾构机构造及工作原理、盾构机选型、盾构掘进与管片拼装、壁后注浆、盾构渣土改良及资源化再利用、盾构泥水处理、地层沉降及控制、运营管理与病害整治等内容。尤其是在盾构机选型、复杂地层盾构掘进、渣土改良、壁后注浆等方面介绍了一系列先进科研成果,并结合技术发展现状, 通过较多的典型工程案例进行了较为深入的介绍。

本书可以作为从事盾构隧道工程设计、施工和研究的专业技术人员的参考书，也可作为普通高等学校土木工程、城市地下空间工程等专业教材和参考书。

本书以我国城市轨道交通、铁路、公路、地下综合管廊等行业标准为依据,系统全面地介绍了国内外盾构隧道工程的发展、盾构隧道工程勘察、隧道结构设计、盾构机构造及工作原理、盾构机选型、盾构掘进与管片拼装、壁后注浆、盾构渣土改良及资源化再利用、盾构泥水处理、地层沉降及控制、运营管理与病害整治等内容。尤其是在盾构机选型、复杂地层盾构掘进、渣土改良、壁后注浆等方面介绍了一系列先进科研成果,并结合技术发展现状, 通过较多的典型工程案例进行了较为深入的介绍。

本书可以作为从事盾构隧道工程设计、施工和研究的专业技术人员的参考书，也可作为普通高等学校土木工程、城市地下空间工程等专业教材和参考书。

目录

第1章  绪  论  / 1

1.1  概述  / 1

1.2  盾构机类型  / 2

1.3  盾构机的发展历史  / 4

    1.3.1  国外发展历史  / 4

    1.3.2  我国发展历史  / 9

1.4  盾构机的技术发展趋势  / 11

1.5  全书内容框架  / 16

思考题  / 17

参考文献  / 17

第2章  盾构隧道工程勘察设计  / 19

2.1  盾构隧道工程勘察的目的  / 19

2.2  盾构隧道工程勘察的内容和方法  / 19

    2.2.1  勘察内容  / 19

    2.2.2  主要勘测手段  / 23

    2.2.3  盾构隧道工程勘察成果及资料要求  / 26

2.3  工程地质条件评价  / 30

    2.3.1  工程地质评价内容  / 30

    2.3.2  常见地层对盾构施工的影响  / 31

2.4  盾构隧道断面与线形设计  / 33

    2.4.1  盾构隧道分类  / 33

    2.4.2  盾构隧道断面形状  / 34

    2.4.3  盾构隧道线形设计  / 35

2.5  补充勘察工程案例  / 39

    2.5.1  工程概况  / 39

    2.5.2  补充勘察目的  / 39

    2.5.3  勘察和溶洞处理验证及完成工作量  / 40

    2.5.4  工程地质条件  / 42

    2.5.5  水文地层条件  / 43

    2.5.6  溶洞处理试验方法和结果  / 44

    2.5.7  盾构施工建议  / 44

思考题  / 44

参考文献  / 45

第3章  盾构机构造与工作原理  / 46

3.1  盾构机组成  / 46

3.2  盾构机基本构造  / 47

    3.2.1  盾构机基本构造  / 47

    3.2.2  后配套系统  / 60

    3.2.3  盾构施工远程监控系统  / 61

3.3  盾构机主要工作原理  / 62

    3.3.1  土压平衡盾构  / 62

    3.3.2  泥水平衡盾构机  / 63

3.4  特殊盾构  / 64

思考题  / 66

参考文献  / 67

第4章  盾构机选型  / 68

4.1  盾构机选型要求、 原则与依据  / 68

    4.1.1  盾构机选型要求  / 68

    4.1.2  盾构机选型原则  / 69

    4.1.3  盾构机选型依据  / 69

4.2  盾构机类型选择  / 72

    4.2.1  盾构机选型影响因素  / 72

    4.2.2  两类盾构机适应性扩展  / 74

4.3  盾构机构造选型  / 76

    4.3.1  刀盘选型  / 76

    4.3.2  刀具选型  / 78

    4.3.3  盾构出渣系统选型  / 82

    4.3.4  其他主要配置选型  / 84

4.4  盾构选型新技术  / 88

    4.4.1  刀盘刀具设计与选型技术  / 88

    4.4.2  刀具新结构及新材料  / 90

    4.4.3  刀具状态检测技术  / 91

4.5  常见地层盾构选型实例  / 91

    4.5.1  上软下硬地层盾构选型——土压平衡盾构  / 91

    4.5.2  下穿水体盾构选型——泥水平衡盾构  / 100

思考题  / 105

参考文献  / 105

第5章  盾构隧道衬砌结构形式及设计  / 107

5.1  盾构隧道衬砌类型与材料  / 107

    5.1.1  盾构隧道衬砌结构类型  / 107

    5.1.2  装配式管片衬砌材料  / 110

5.2  管片的类型、 特征  / 112

    5.2.1  管片的分类方法  / 112

    5.2.2  不同断面形状管片的特征  / 113

    5.2.3  管片环的构造特征  / 115

5.3  管片接缝及防水  / 117

    5.3.1  管片连接形式  / 117

    5.3.2  管片环的接缝  / 122

    5.3.3  管片衬砌环组合形式  / 123

    5.3.4  管片衬砌防水  / 124

5.4  盾构隧道围岩压力计算  / 126

    5.4.1  荷载假定  / 126

    5.4.2  荷载计算方法  / 127

5.5  盾构管片内力计算  / 135

    5.5.1  盾构管片结构内力计算方法简介  / 135

    5.5.2  惯用及修正惯用计算法  / 136

    5.5.3  多铰接环计算方法  / 138

    5.5.4  弹性铰圆环计算方法  / 139

    5.5.5  梁-弹簧模型计算方法  / 141

    5.5.6  数值模拟计算方法  / 144

    5.5.7  管片内力计算工程案例  / 147

5.6  管片配筋与结构设计  / 154

    5.6.1  管片设计原则  / 154

    5.6.2  管片配筋计算  / 154

    5.6.3  接缝断面设计  / 155

    5.6.4  管片细节设计  / 155

5.7  盾构隧道联络通道设计  / 158

    5.7.1  联络通道设计原则  / 158

    5.7.2  联络通道设计要点  / 159

    5.7.3  联络通道结构形式  / 159

5.8  盾构隧道抗震设计  / 160

    5.8.1  地震系数法  / 161

    5.8.2  反应位移法  / 161

    5.8.3  围岩应变传递法  / 162

    5.8.4  地基抗力系数法  / 162

    5.8.5  动力有限元法  / 162

思考题  / 162

参考文献  / 163

第6章  盾构始发与接收  / 164

6.1  盾构工作井  / 165

    6.1.1  围护桩  / 165

    6.1.2  地下连续墙法  / 169

    6.1.3  沉井法  / 177

6.2  盾构隧道端头加固  / 180

    6.2.1  端头加固工法  / 180

    6.2.2  端头加固验算  / 190

    6.2.3  端头加固范围  / 196

    6.2.4  加固土体效果检查  / 200

    6.2.5  端头加固验算案例  / 201

6.3  盾构始发装置及技术控制  / 202

    6.3.1  盾构始发装置  / 202

    6.3.2  始发掘进控制  / 207

6.4  盾构接收装置及技术控制  / 215

    6.4.1  盾构接收装置  / 215

    6.4.2  接收控制  / 216

    6.4.3  盾构解体  / 216

6.5  特殊条件下盾构始发接收技术  / 217

    6.5.1  钢套筒辅助盾构始发接收技术  / 217

    6.5.2  叠线隧道接收技术  / 219

    6.5.3  盾构地表接收技术  / 220

    6.5.4  过站技术  / 222

    6.5.5  空推接收技术  / 224

思考题  / 225

参考文献  / 225

第7章  盾构掘进与管片拼装  / 228

7.1  土压平衡盾构掘进  / 228

    7.1.1  掘进参数的计算与选取  / 228

    7.1.2  土压平衡盾构平衡控制  / 234

    7.1.3  掘进模式的选择  / 237

7.2  泥水平衡盾构掘进  / 238

    7.2.1  掘进时切口泥水仓压力管理  / 238

    7.2.2  掘土量管理  / 239

7.3  管片运输与拼装  / 241

    7.3.1  管片的存储与运输  / 241

    7.3.2  管片拼装作业  / 241

    7.3.3  管片排版  / 243

    7.3.4  管片拼装误差及其控制  / 247

7.4  盾构开仓换刀  / 249

    7.4.1  开仓换刀原因  / 249

    7.4.2  开仓换刀方法  / 249

    7.4.3  开仓换刀工艺  / 250

7.5  联络通道施工  / 252

    7.5.1  联络通道的功能  / 252

    7.5.2  联络通道的施工方法  / 252

7.6  监控量测  / 254

    7.6.1  隧道环境监控量测  / 255

    7.6.2  隧道结构监控量测  / 259

7.7  特殊条件下盾构施工技术及实例  / 260

    7.7.1  盾构法施工常见特殊条件  / 260

    7.7.2  上软下硬地层盾构隧道施工  / 261

    7.7.3  砂卵石地层盾构隧道施工  / 263

    7.7.4  穿越基岩、 孤石等障碍物盾构隧道施工 &nb