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第1章 绪论1

本章要点及学习目标1

1.1 引言1

1.2 城市隧道工程发展趋势2

1.2.1 特长隧道将成为“新常态”2

1.2.2 地铁工程持续发展2

1.2.3 城市铁路地下化2

1.2.4 城市地下公路悄然兴起2

1.2.5 城市排蓄水工程2

1.2.6 地下空间开发与地下管廊工程3

1.2.7 三大海峡通道4

1.2.8 互联互通的国际通道建设4

1.2.9 技术方面4

1.3 城市隧道分类及常用的施工方法4

1.3.1 城市隧道分类4

1.3.2 城市隧道常用的施工方法7

1.4 城市隧道施工引起的环境岩土工程问题18

1.4.1 地表沉降18

1.4.2 建筑物损坏19

1.4.3 地下空间利用问题20

本章小结21

思考与练习题21

第2章 盾构机选型及参数确定22

本章要点及学习目标22

2.1 盾构隧道施工原理及发展趋势22

2.1.1 盾构施工的基本原理22

2.1.2 盾构隧道施工的发展趋势24

2.2 盾构机类型及选型27

2.2.1 盾构机的分类27

2.2.2 盾构机的选型28

2.3 盾构刀盘、刀具及布置30

2.3.1 盾构机刀盘及刀具30

2.3.2 盾构机刀盘选型及基本参数的确定33

2.3.3 盾构机刀具配置分析39

2.3.4 国内盾构机刀盘选型工程实例42

2.4 盾构机选型工程实例——长沙地铁1号线下穿湘江盾构隧道42

2.4.1 工程背景42

2.4.2 盾构机选型47

2.4.3 盾构机参数配置47

2.4.4 盾构刀盘刀具设计48

2.4.5 盾构机适应性特点49

本章小结51

思考与练习题51

第3章 盾构始发与接收技术52

本章要点及学习目标52

3.1 盾构始发与接收常用技术52

3.1.1 常规盾构始发与接收技术53

3.1.2 盾构钢套筒始发与接收技术53

3.1.3 水中接收技术55

3.1.4 玻璃纤维筋混凝土围护接收技术56

3.2 盾构隧道端头加固方式及综合比较57

3.2.1 盾构始发与接收封门形式57

3.2.2 盾构隧道端头加固方式的分类60

3.2.3 常用盾构隧道端头加固方式的加固特点和控制64

3.2.4 各种工法技术经济分析比较66

3.3 不同地层和周边环境条件下端头加固方式选择67

3.3.1 软土地层加固方法68

3.3.2 砂性土层与承压水地层加固方法69

3.3.3 岩石地层或特殊地层加固方法70

3.4 加固土体稳定性研究71

3.4.1 板块强度分析设计理论71

3.4.2 砂性土静力理论验算方法71

3.4.3 黏性土滑移失稳理论验算方法72

3.4.4 土体扰动极限平衡理论72

3.5 盾构隧道端头加固范围确定74

3.5.1 化学加固范围确定74

3.5.2 解析解确定端头加固范围74

3.5.3 数值解确定端头纵向加固范围74

3.5.4 软弱富含水端头地层加固范围讨论75

3.5.5 水平杯形冻结加固范围确定77

3.6 富含水砂性土层盾构始发与接收技术82

3.6.1 钢套筒始发与接收技术82

3.6.2 水中接收技术84

3.6.3 富含水砂性土层盾构接收实例85

本章小结89

思考与练习题89

第4章 盾构隧道推进技术90

本章要点及学习目标90

4.1 盾构施工准备90

4.1.1 一般性要求90

4.1.2 前期调查91

4.1.3 技术准备和人员培训91

4.1.4 生产准备92

4.1.5 设备、设施准备92

4.1.6 施工作业准备93

4.2 盾构100m试掘进93

4.2.1 试掘进长度及目的93

4.2.2 盾构始发方式94

4.2.3 盾构试掘进准备95

4.2.4 盾构试掘进施工控制97

4.2.5 盾构试掘进结束工作98

4.3 盾构正常段掘进施工99

4.3.1 盾构掘进施工工艺99

4.3.2 盾构掘进模式100

4.3.3 盾构掘进主要参数103

4.3.4 掘进轴线控制105

4.3.5 刀具管理和换刀106

4.3.6 管片拼装108

4.3.7 盾构掘进壁后注浆112

4.3.8 碴土改良116

4.4 盾构换刀技术117

4.4.1 盾构刀具磨损及更换标准117

4.4.2 盾构换刀时机和位置选择120

4.4.3 盾构掘进换刀技术方式120

4.4.4 盾构常压换刀技术研究122

4.4.5 盾构带压换刀技术研究123

4.5 盾构特殊段推进施工126

4.5.1 盾构穿越地面建（构）筑物施工126

4.5.2 盾构穿越铁路施工130

4.5.3 盾构穿越地下管线施工135

4.5.4 盾构穿越地下障碍物施工136

4.5.5 盾构穿越江河施工138

4.5.6 盾构穿越小半径曲线段施工142

4.5.7 特殊地层盾构穿越施工145

本章小结147

思考与练习题147

第5章 盾构隧道联络通道施工技术148

本章要点及学习目标148

5.1 概述148

5.1.1 国内外联络通道设置情况148

5.1.2 联络通道结构形式150

5.2 联络通道加固与开挖常用方法151

5.2.1 联络通道明挖法151

5.2.2 联络通道暗挖法152

5.2.3 联络通道竖井暗挖法153

5.2.4 各种工法技术经济分析比较155

5.2.5 联络通道加固措施156

5.3 联络通道矿山法施工157

5.3.1 盾构区间隧道加固157

5.3.2 联络通道开口158

5.3.3 联络通道开挖支护159

5.3.4 联络通道防水施工162

5.3.5 联络通道衬砌施工162

5.3.6 工程实例164

5.4 联络通道冻结法施工169

5.4.1 联络通道冻结设计169

5.4.2 联络通道冻结加固施工178

5.4.3 联络通道冻结加固实例182

本章小结187

思考与练习题188

第6章 盾构隧道施工对周边环境影响预测方法及控制技术189

本章要点及学习目标189

6.1 盾构隧道施工对周边环境影响数值分析理论与方法189

6.1.1 地层变形的理论及经验预测190

6.1.2 解析、半解析数值方法197

6.1.3 有限元法198

6.2 盾构隧道施工对周围土体变形影响202

6.2.1 盾构施工对周围土体的影响202

6.2.2 地层变位的起因206

6.2.3 引起地层变位的因素207

6.2.4 盾构施工引起地层变位及机理208

6.2.5 盾构隧道下穿施工对地层扰动分区211

6.2.6 地层变位的特点212

6.2.7 盾构隧道施工地层变形预测解析解213

6.3 盾构隧道施工对浅基础的影响218

6.3.1 影响浅基础稳定的因素219

6.3.2 盾构开挖对浅基础危害221

6.3.3 盾构施工对浅基础影响范围的确定222

6.3.4 邻近建筑安全控制指标223

6.3.5 荷载法的建立及求解224

6.4 盾构隧道施工对桩基础的影响227

6.4.1 桩基础的分类及受力227

6.4.2 盾构隧道施工对临近桩基的影响机理229

6.4.3 桩基的作用机理230

6.4.4 盾构施工引起邻近桩基沉降的理论分析法232

6.4.5 盾构法施工对单桩竖向影响计算234

6.4.6 盾构法施工对单桩水平向影响计算235

6.4.7 盾构动态施工对邻近桩基的影响规律237

6.5 盾构隧道施工对管线的影响238

6.5.1 地下管线的破坏模式及允许变形值的研究239

6.5.2 地下管线的破坏形式239

6.5.3 盾构隧道施工影响下地下管线变形的研究241

6.5.4 地下管线受隧道施工影响的受力242

6.5.5 地下管线的受力计算244

6.5.6 基于Winkler模型的管线受力和变形计算246

6.6 盾构隧道施工引起周围环境灾变的控制技术247

6.6.1 土体变形的控制247

6.6.2 浅地基控制248

6.6.3 桩基控制253

6.6.4 地下管线的保护控制254

本章小结256

思考与练习题256

第7章 盾构推进盾尾刷渗漏防治与更换技术257

本章要点及学习目标257

7.1 盾尾刷渗漏与防治技术257

7.1.1 盾尾渗漏原因分析258

7.1.2 盾尾渗漏预防措施260

7.1.3 盾尾渗漏应急措施263

7.1.4 盾尾渗漏封堵工艺264

7.2 盾尾刷更换常用止水技术及选用265

7.2.1 化学注浆止水265

7.2.2 冻结法止水265

7.2.3 止水方案对比分析268

7.3 盾尾刷更换化学加固止水技术270

7.3.1 化学注浆材料270

7.3.2 盾尾更换注浆止水加固方案273

7.4 盾尾刷更换冻结止水方案设计与施工275

7.4.1 水土压力计算275

7.4.2 冻结加固体厚度确定276

7.4.3 冻结参数设计277

7.4.4 测温系统布置280

7.4.5 强制解冻设计280

7.4.6 盾尾刷更换条件280

7.4.7 盾尾刷更换冻结施工工艺280

7.5 盾尾刷更换冻结止水工程应用281

7.5.1 工程概况281

7.5.2 冻结方案设计282

7.5.3 液氮冻结施工工艺284

7.5.4 温度场实测分析286

本章小结290

思考与练习题290

第8章 盾构隧道施工监测与风险管理技术291

本章要点及学习目标291

8.1 概述291

8.2 盾构施工测量292

8.2.1 控制测量292

8.2.2 联系测量293

8.2.3 地下控制测量296

8.2.4 盾构推进测量297

8.2.5 其他测量306

8.2.6 施工测量关键技术307

8.3 盾构施工监控量测技术310

8.3.1 监测项目310

8.3.2 测点布设和测试方法311

8.3.3 监测周期与警戒值316

8.3.4 数据分析317

8.4 隧道工程施工安全风险管理320

8.4.1 概述320

8.4.2 风险辨识324

8.4.3 风险评价329

8.4.4 风险控制337

8.4.5 隧道施工安全风险监控338

本章小结345

思考与练习题345

参考文献346