大直径水下盾构隧道施工技术

　　本书以大型水下盾构隧道施工技术为主题，全面系统地介绍水下盾构隧道施工中盾构始发与到达技术、穿越堤防等构筑物技术、复合砂卵石地层泥浆配制及成膜技术、穿越江中冲槽技术、盾构停机开舱技术及盾尾防护技术等多项新技术，最后结合典型工程实例中的技术应用，形成水下盾构隧道施工新技术。本书以技术调研和理论分析为基础，并给出了典型的工程应用实例，深入浅出地展示了水下盾构隧道施工新技术，既可以使工程一线的施工人员更好的理解水下盾构隧道施工技术，又对盾构隧道工程的设计、施工和管理具有较大的借鉴价值，可供工程技术人员、科研人员以及大专院校有关专业的师生参考。

　　钱七虎，现任军委科技委顾问、解放军陆军工程大学教授、博士生导师，2018年度国家科学技术奖得主。长期从事防护工程及地下工程的教学与科研工作，解决了孔口防护等多项难点的计算与设计问题，率先将运筹学和系统工程方法运用于防护工程领域。 主持完成了《21世纪中国城市地下空间发展战略及对策》《我国重要经济目标防护措施及对策》等多项国家咨询课题；作为首席科学家主持完成了国家自然科学基金重大项目《深部岩石力学基础研究与应用》研究。 陈健，教授级高工。中铁十四局集团副总工程师、首席专家，国内知名大盾构专家，主要从事大盾构越江隧道项目技术管理及科研攻关工作。获“中国土木工程詹天佑创新集体”“茅以升铁道工程师”“山东省优秀发明人”“江苏省十大职工操作法”“山东省优秀青年知识分子”等荣誉称号。成功完成了南京长江隧道、扬州瘦西湖隧道、武汉地铁8号线越江隧道等大型水下隧道工程建设，主持研发的科技成果多项达到国际先进、国内领先水平。曾获省部级科技进步一等奖6项，二等奖2项；获工法1项，省部级工法5项；授权国家专利23项；发表核心及以上科技论文14篇，出版专著1部。 闵凡路，博士，河海大学副教授，硕士生导师，香港科技大学访问学者，入选河海大学“大禹学者”计划。主要从事水下盾构隧道、城市地铁等方面的科研与教学工作。主持国家自然科学基金2项、国家973计划项目子课题等纵向课题5项，主持或参与南京长江隧道、南京纬三路过江隧道、扬州瘦西湖隧道、南水北调中线穿黄隧道、武汉过江地铁等10余项大直径水下盾构隧道及城市地铁的科技创新工作；发表论文60余篇，其中SCI/EI论文30篇；出版专著1部；授权发明专利16项；获得省部级科技进步奖一等奖1项。 王守慧，教授级高工。青岛地铁集团有限公司副总经理，地下与隧道工程技术专家。主要从事山岭隧道、地铁隧道、大直径越江隧道等技术管理和研发工作。获“铁路施工企业优秀项目经理”、“全国建筑施工优秀项目经理”、国资委“中央企业劳动模范”、江苏省“五一劳动奖章”等荣誉称号。主持或参与了京九线岐岭隧道、南京鼓楼地下隧道、长白公路板石岭隧道、南京长江隧道等重大工程项目建设，多项科研成果达到国际领先、国际先进水平。曾获得国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步一等奖5项，省部级科技进步二、三等奖各1项，发表科技论文10余篇，出版专著1部。

第1章绪论1
 
1.1大直径水下盾构隧道技术的发展及应用现状/1
1.2大直径水下盾构隧道施工中常见的技术难题/2
1.3水下盾构隧道施工技术的意义和应用前景/6
第2章大直径盾构始发与到达技术8
 
2.1盾构始发与到达工法/8
2.1.1盾构始发阶段主要工法/8
2.1.2盾构到达施工工法/10
2.2始发、到达部位的地层加固/12
2.2.1土体降水技术/12
2.2.2土体加固方法/17
2.2.3土体加固范围/27
2.3盾构始发施工工艺/30
2.3.1始发辅助工程施工/30
2.3.2负环管片及箱涵安装/33
2.3.3洞门破除/34
2.3.4始发段掘进参数控制/35
2.4盾构到达施工工艺/36
2.4.1接收基座安装与施工/36
2.4.2洞门破除与临时密封/38
2.4.3盾构到达段掘进/38
2.4.4到达段掘进参数控制/40
第3章大直径盾构浅覆土施工关键技术43
 
3.1大直径盾构浅覆土施工难点分析/43
3.1.1技术难点/43
3.1.2技术现状/44
3.2盾构浅覆土施工技术与控制工艺/46
3.2.1浅覆土施工主要技术措施/46
3.2.2浅覆土施工掘进参数及姿态控制/48
3.2.3浅覆土施工时泥水质量和壁后注浆控制/51
3.3盾构浅覆土掘进泥水劈裂开挖面失稳机理/54
3.3.1泥水劈裂伸展现象/54
3.3.2泥水盾构掘进泥水劈裂模型试验/56
3.3.3泥水喷发的判定/59
3.3.4泥水劈裂的防治措施/61
3.4盾构浅覆土掘进施工三维可视化仿真技术/63
3.4.1工程问题概述/63
3.4.2有限元模型/63
3.4.3计算结果分析/64
第4章大直径盾构隧道穿越堤防关键技术67
 
4.1盾构隧道地表沉降及危害分析/67
4.1.1盾构施工引发地层沉降的原因和过程分析/67
4.1.2盾构施工对地表建(构)筑物的危害/70
4.2大直径盾构穿越对堤防沉降及稳定性影响研究/71
4.2.1南京纬三路过江通道工程概况及堤岸段地质条件/71
4.2.2计算模型及参数/72
4.2.3计算结果分析/73
4.2.4堤岸地应力场及泥水压力取值分析/79
4.3盾构穿越堤防施工控制技术/82
4.3.1掘进参数的控制/82
4.3.2壁后注浆管理/83
4.3.3泥浆管理/91
4.4堤防变形监测与加固技术/92
4.4.1堤防变形的监测/93
4.4.2堤防加固技术/95
第5章泥水盾构穿越江中高渗透性砂砾复合地层技术98
 
5.1高渗透性富水砂砾复合地层掘进难题/98
5.1.1技术难题/98
5.1.2研究现状/99
5.2高渗透性砂砾复合地层泥浆配制及成膜技术/101
5.2.1泥浆材料组成及基本性质/101
5.2.2泥浆配制技术/110
5.2.3高渗透性地层泥浆成膜规律/122
5.3砂砾地层泥浆环流及携渣能力计算与分析/129
5.3.1两种典型砂地层物质平衡计算和筛分效果分析/129
5.3.2排泥管携渣能力的计算及分析/131
第6章盾构长距离掘进与江中带压开舱更换刀具技术133
 
6.1盾构砂砾地层长距离掘进刀具更换技术/133
6.1.1盾构刀具类型及切削原理/133
6.1.2刀盘刀具地质适应性设计分析/140
6.1.3现场掘进试验研究/144
6.1.4刀盘刀具磨损及影响因素/149
6.2盾构故障及检测技术/152
6.2.1盾构常见故障及维修保养/152
6.2.2基于虚拟仪器技术的盾构状态监测与故障诊断
技术/154
6.2.3基于油液分析的盾构故障诊断技术和应用/158
6.3盾构江中带压换刀技术/163
6.3.1盾构带压进舱换刀技术难点/164
6.3.2基于泥膜闭气的带压进舱技术/164
6.3.3压气条件下盾构带压换刀技术/170
第7章盾构隧道穿越江中冲槽段施工技术172
 
7.1盾构穿越江中冲槽技术难点及方案/172
7.1.1技术难点/172
7.1.2穿越方案/173
7.2穿越江中冲槽段开挖面稳定性分析及掘进参数
计算/175
7.2.1开挖面稳定分析/175
7.2.2掘进参数计算/179
7.2.3盾构施工参数选取及数值计算实例/181
7.3盾构穿越江中冲槽段泥浆配比和成膜问题研究/186
7.3.1冲槽段粉细砂地层的泥浆配比及其成膜试验研究/186
7.3.2冲槽段施工时泥浆配比和指标的确定/189
7.4盾构穿越江中冲槽段盾构姿态控制及风险管理
技术/190
7.4.1盾构隧道施工中盾构姿态控制/191
7.4.2管片上浮控制及处理措施/193
7.4.3江中冲槽段施工风险分析及对策/194
参考文献198