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第一篇 总论 3

第1章 盾构与我国盾构的发展 3

1.1 概述 3

1.1.1 盾构的定义 3

1.1.2 盾构与TBM的区别 3

1.2 盾构的分类 4

1.2.1 敞开式盾构 4

1.2.2 压缩空气盾构 8

1.2.3 土压平衡盾构 9

1.2.4 泥水平衡盾构 11

1.2.5 双模盾构与混合型盾构 17

1.3 复合型掘进机 19

1.4 中国盾构技术创新与发展 22

1.4.1 中国盾构技术的黎明期 22

1.4.2 中国盾构技术的创新期 24

1.4.3 中国盾构技术的跨越期 29

第2章 盾构法与盾构隧道 32

2.1 盾构法概述 32

2.1.1 盾构法基本概念 32

2.1.2 盾构法施工力学分析 32

2.1.3 开挖面稳定力学原理 34

2.1.4 盾构法技术特点 35

2.1.5 盾构法的优缺点 35

2.1.6 盾构法适应范围 36

2.2 国内外盾构法发展现状 37

2.2.1 国外盾构法发展现状 37

2.2.2 中国盾构隧道发展简史 39

2.3 盾构工法 40

2.3.1 土压平衡盾构工法 40

2.3.2 泥水平衡盾构工法 40

2.3.3 异形断面盾构工法 41

2.4 盾构法施工风险 46

2.4.1 盾构法施工事故案例概述 46

2.4.2 盾构法施工风险分类 47

2.4.3 “三从四得”风险防控理论体系 50

2.5 盾构法发展趋势 52

第3章 盾构法施工关键技术 54

3.1 地质勘察技术 54

3.1.1 隧道勘察方法 54

3.1.2 隧道勘察手段 57

3.2 盾构选型关键技术 58

3.2.1 盾构选型原则 59

3.2.2 盾构选型步骤 59

3.2.3 盾构选型理论与实践 59

3.2.4 盾构荷载计算 68

3.2.5 主要参数设计 70

3.3 盾构施工沉降控制 77

3.3.1 盾构掘进土体扰动机制 78

3.3.2 地表变形沉降影响因素 79

3.3.3 地层位移预测方法 81

3.3.4 地表变形沉降控制 85

3.3.5 克泥效工法在沉降控制中的应用 87

第4章 盾构隧道衬砌设计 90

4.1 管片设计 90

4.1.1 管片设计方法 90

4.1.2 管片设计模型 93

4.1.3 管片荷载计算 97

4.1.4 管片抗震性论证方法 104

4.1.5 盾构管片配筋分析 104

4.2 管片接缝防水设计 106

4.2.1 密封垫道数选择 107

4.2.2 密封垫设计 108

4.2.3 密封垫材料选择 111

4.3 盾构隧道单双层衬砌问题 111

第5章 盾构大数据建设 113

5.1 盾构大数据作用及意义 113

5.2 盾构大数据建设实践与构想 114

5.2.1 盾构大数据采集平台 114

5.2.2 隧道工程大数据管理平台 115

5.2.3 计算仿真与智能决策平台 115

5.2.4 盾构隧道施工协同作业与监控平台 116

5.2.5 工程大数据发布平台 116

第二篇 盾构装备 119

第6章 盾构关键部件及系统 119

6.1 刀盘刀具系统 119

6.1.1 刀具种类与结构形式 119

6.1.2 刀具破岩机理及失效形式 123

6.1.3 刀盘的功能 128

6.1.4 刀盘类型与结构形式 129

6.1.5 刀盘结构设计流程及要点 131

6.1.6 关键技术及发展趋势 133

6.2 刀盘驱动系统 138

6.2.1 驱动系统组成及分类 138

6.2.2 驱动系统关键部件 141

6.2.3 驱动系统控制原理 145

6.2.4 关键技术及发展趋势 147

6.3 液压推进系统 148

6.3.1 系统功能与组成 148

6.3.2 推进系统液压缸设计 149

6.3.3 液压推进系统液控原理 151

6.3.4 关键技术与发展趋势 153

6.4 管片拼装系统 154

6.4.1 管片拼装机结构功能 154

6.4.2 管片拼装机液控原理 155

6.4.3 关键技术及发展趋势 158

6.5 姿态控制系统 160

6.5.1 导向系统 160

6.5.2 控制系统及原理 165

6.5.3 姿态控制与调整 167

6.5.4 关键技术与发展趋势 168

6.6 数据采集监视系统 169

6.6.1 系统网络架构 169

6.6.2 系统控制方式 170

6.6.3 关键技术与发展趋势 172

6.7 注浆系统 174

6.7.1 系统功能及类型 174

6.7.2 注浆系统设计要点 177

6.7.3 关键技术及发展趋势 178

6.8 渣土改良系统 178

6.8.1 系统组成形式 179

6.8.2 渣土改良理论 181

6.8.3 关键技术与发展趋势 183

第7章 后配套及辅助设备 185

7.1 后配套设备 185

7.1.1 后配套设备介绍 185

7.1.2 后配套设备选用 186

7.2 施工辅助设备 188

7.2.1 轨道运输设备 189

7.2.2 后配套通风与隧道通风设备 189

7.2.3 冷却系统及污水处理设备 192

第8章 远程信息化管理系统 196

8.1 远程信息化管理系统体系架构 196

8.2 远程信息化管理系统支撑平台 197

8.2.1 支撑平台体系结构 198

8.2.2 支撑平台关键技术 199

8.3 远程信息化管理系统基础平台 200

8.3.1 盾构时空对象子系统 201

8.3.2 信息化应用运行环境 201

8.3.3 基础平台关键技术 203

8.4 盾构智能感知与远程监控子系统 203

8.4.1 智能感知网络基础架构 204

8.4.2 盾构远程监控系统 205

8.4.3 关键技术与发展趋势 206

8.5 盾构仿真与虚拟现实子系统 207

8.5.1 系统功能模块 207

8.5.2 关键技术与发展趋势 208

8.6 盾构业务管理子系统 209

8.6.1 系统功能模块 209

8.6.2 关键技术与发展趋势 209

8.7 盾构智能决策支持子系统 211

8.7.1 系统功能模块 211

8.7.2 关键技术与发展趋势 212

第9章 盾构制造与组装 214

9.1 盾构制造 214

9.1.1 刀盘制造 214

9.1.2 切口环制作 217

9.1.3 支撑环制作工艺 219

9.1.4 盾尾制作 220

9.1.5 螺旋输送机制作 222

9.1.6 主驱动箱体及环件制造 223

9.1.7 管片安装机加工工艺 224

9.2 组装及调试 225

9.2.1 场地布置 225

9.2.2 风、水、电供应方案 226

9.2.3 组装资源 226

9.2.4 组装培训 226

9.2.5 组装步骤 227

9.2.6 出厂调试 228

9.2.7 出厂检验、拆卸、包装及运输 228

第10章 盾构再制造 231

10.1 盾构再制造的概念 231

10.1.1 盾构再制造与维修的区别 231

10.1.2 盾构再制造一般要求 232

10.1.3 盾构再制造原则 232

10.1.4 盾构再制造目标 232

10.2 盾构再制造技术 233

10.2.1 刀盘、刀具 233

10.2.2 主驱动单元 233

10.2.3 盾体及后配套拖车 234

10.2.4 液压系统 234

10.2.5 电气系统 234

10.2.6 其他部件 235

10.3 盾构再制造标准 235

10.3.1 性能检测及再制造性评估 235

10.3.2 再制造总体方案制订 235

10.3.3 再制造设计 235

10.3.4 拆解与清理 235

10.3.5 零部件再制造加工 236

10.3.6 涂装 236

10.3.7 组装与调试 237

10.3.8 验收 237

10.3.9 主机及主要部件要求 237

10.3.10 后配套设备及辅助系统 239

10.3.11 安全环保要求 242

10.3.12 验收方法 242

10.3.13 随行文件 242

10.3.14 标志 242

10.4 盾构再制造应用 243

10.4.1 再制造前存在的问题 243

10.4.2 再制造 244

10.5 盾构再制造展望 246

第三篇 盾构施工 249

第11章 现场组装、调试与拆机 249

11.1 盾构组装 249

11.1.1 基座安装与测量 249

11.1.2 盾构组装 250

11.2 盾构调试 255

11.2.1 空载调试 255

11.2.2 重载调试 256

11.3 盾构拆卸 256

11.3.1 吊耳及顶推支座的焊接 256

11.3.2 管线的拆除 256

11.3.3 主机与设备桥分离 257

11.3.4 后配套电气系统拆除 257

11.3.5 刀盘拆卸并吊出 257

11.3.6 主机前移 257

11.3.7 螺旋输送机拆卸 258

11.3.8 盾尾拆除 258

11.3.9 管片安装机的拆除 258

11.3.10 管片安装机轨道梁的拆除 258

11.3.11 主机后移并分离 258

11.3.12 中体吊出 258

11.3.13 前体吊出 258

11.3.14 接收架上铺设钢轨并延伸 258

11.3.15 螺旋输送机的吊出 258

11.3.16 设备桥吊出 258

11.3.17 后配套拖车的吊出 259

第12章 盾构始发、接收与调头 260

12.1 始发、接收的土工问题与技术要点 260

12.1.1 盾构始发与接收的土工问题 260

12.1.2 盾构始发与接收的技术要点 261

12.2 端头加固技术 263

12.2.1 端头土体失稳破坏理论 263

12.2.2 端头加固理论模型 270

12.2.3 端头加固方法 272

12.2.4 端头加固范围 274

12.2.5 端头加固效果检测 275

12.3 钢套筒始发及接收 276

12.4 地中对接与洞内解体 279

12.4.1 地中对接技术分类 279

12.4.2 地中对接和洞内拆机 283

12.5 盾构调头 287

12.5.1 调头准备 287

12.5.2 主机调头 288

12.5.3 设备桥调头 290

12.5.4 后配套调头 290

第13章 盾构掘进施工技术 292

13.1 盾构掘进参数控制 292

13.1.1 土压平衡盾构掘进参数控制 292

13.1.2 泥水平衡盾构掘进参数控制 296

13.2 不同工况及地层下盾构掘进 300

13.2.1 典型工况下盾构掘进 300

13.2.2 典型地层中盾构掘进 304

第14章 盾构开舱技术与动火作业 307

14.1 盾构开舱技术分类 307

14.2 盾构进舱难点与风险 308

14.3 土压盾构开舱技术 309

14.3.1 常压换刀作业 309

14.3.2 带压换刀作业 311

14.4 泥水盾构开舱技术 315

14.4.1 高水压常压换刀作业 315

14.4.2 带压进舱作业方式 318

14.4.3 带压换刀作业要点 320

14.4.4 泥水盾构带压换刀技术 321

14.5 盾构开舱动火作业技术 325

14.5.1 常压动火作竖井刀盘修复技术 325

14.5.2 带压动火刀盘修复技术 327

第15章 盾构隧道衬砌施工 335

15.1 隧道衬砌结构与构造 335

15.1.1 隧道衬砌构成 335

15.1.2 一次衬砌 335

15.1.3 二次衬砌 337

15.1.4 管片构造 338

15.2 管片拼装要点 340

15.3 管片壁后注浆及防水 341

15.3.1 注浆材料选择 341

15.3.2 注浆参数控制 341

15.3.3 管片防水技术 342

第四篇 工程案例 347

第16章 软土及砂质地层盾构施工 347

16.1 软土及砂质地层地质特点 347

16.2 南昌地铁1号线艾溪湖东站—艾溪湖西站盾构区间 347

16.2.1 工程概况 347

16.2.2 地质水文条件 348

16.2.3 施工重难点 348

16.2.4 关键施工技术 348

16.3 西安地铁2号、3号线盾构法施工隧道区间 350

16.3.1 工程概况 350

16.3.2 地质水文条件 351

16.33 施工重难点 351

16.3.4 关键施工技术 352

16.4 杭州地铁1号线武林广场站—艮山门站盾构区间 358

16.4.1 工程概况 358

16.4.2 地质水文条件 359

16.4.3 施工重难点 359

16.4.4 关键施工技术 359

16.5 本章小结 361

第17章 砂卵石地层盾构施工 363

17.1 砂卵石地层地质特点 363

17.2 成都地铁1号线1期4标段盾构工程区间 364

17.2.1 工程概况 364

17.2.2 地质水文条件 364

17.2.3 施工重难点 365

17.2.4 关键施工技术 366

17.3 北京地铁4号线北路站—北京南站盾构区间 374

17.3.1 工程概况 374

17.3.2 地质水文条件 374

17.3.3 施工重难点 374

17.3.4 关键施工技术 375

17.4 北京地铁5号线雍和宫站—张自忠路站试验段区间 379

17.4.1 工程概况 379

17.4.2 地质水文条件 380

17.4.3 施工重难点 380

17.4.4 关键施工技术 380

17.5 本章小结 385

第18章 上软下硬复合地层盾构施工 386

18.1 上软下硬复合地层地质特点 386

18.2 深圳地铁5号线5307标段怡黄区间 386

18.2.1 工程概况 386

18.2.2 地质水文条件 387

18.2.3 施工重难点 388

18.2.4 关键施工技术 388

18.3 深圳地铁11号线车公庙—红树湾盾构区间 397

18.3.1 工程概况 397

18.3.2 地质水文条件 397

18.3.3 施工重难点 398

18.3.4 关键施工技术 399

18.4 本章小结 404

第19章 全断面岩石地层盾构施工 405

19.1 全断面岩石地层地质特点 405

19.2 重庆主城排水过江隧道 405

19.2.1 工程概况 405

19.2.2 地质水文条件 405

19.2.3 施工重难点 406

19.2.4 关键施工技术 406

19.3 重庆轨道交通6号线2期试验段工程 416

19.3.1 工程概况 416

19.3.2 地质水文条件 416

19.3.3 施工重难点 417

19.3.4 关键施工技术 418

19.4 重庆轨道交通6号线2期工程铜锣山隧道工程 422

19.4.1 工程概况 422

19.4.2 地质水文条件 422

19.4.3 施工重难点 423

19.4.4 关键施工技术 423

19.5 本章小结 426

第20章 大直径泥水盾构施工 427

20.1 大直径泥水盾构特点 427

20.2 北京铁路地下直径线 427

20.2.1 工程概况 427

20.2.2 地质水文条件 428

20.2.3 施工重难点 428

20.2.4 关键施工技术 429

20.3 天津铁路地下直径线 433

20.3.1 工程概况 433

20.3.2 地质水文条件 434

20.3.3 施工重难点 434

20.3.4 关键施工技术 435

20.4 广深港客运专线狮子洋隧道 445

20.4.1 工程概况 445

20.4.2 地质水文条件 445

20.4.3 施工重难点 446

20.4.4 关键施工技术 446

20.5 武汉长江公路隧道 458

20.5.1 工程概况 458

20.5.2 地质水文条件 458

20.5.3 施工重难点 458

20.5.4 关键施工技术 459

20.6 南京扬子江隧道 460

20.6.1 工程概况 460

20.6.2 地质水文条件 460

20.6.3 施工重难点 461

20.6.4 关键施工技术 461

20.7 扬州瘦西湖隧道 468

20.7.1 工程概况 468

20.7.2 地质水文条件 468

20.7.3 施工重难点 469

20.7.4 关键施工技术 469

20.8 上海长江隧桥工程 473

20.8.1 工程概况 473

20.8.2 地质水文条件 473

20.8.3 施工重难点 473

20.8.4 关键施工技术 473

20.9 台山核电站海底取水隧洞工程 482

20.9.1 工程概况 482

20.9.2 地质水文条件 482

20.9.3 施工重难点 482

20.9.4 关键施工技术 484

20.10 本章小节 501

第21章 大直径土压平衡盾构施工 502

21.1 大直径土压平衡盾构施工特点 502

21.2 上海外滩通道工程 502

21.2.1 工程概况 502

21.2.2 地质水文条件 503

21.2.3 施工重难点 503

21.2.4 关键施工技术 503

21.3 长株潭盾构工程 512

21.3.1 工程概况 512

21.3.2 地质水文条件 513

21.3.3 施工重难点 513

21.3.4 关键施工技术 513

21.4 北京地铁14号线单洞双线隧道工程 517

21.4.1 工程概况 517

21.4.2 地质水文条件 517

21.4.3 施工重难点 517

21.4.4 关键施工技术 517

21.5 珠三角城际铁路穗莞深3标盾构工程 521

21.5.1 工程概况 521

21.5.2 地质水文条件 521

21.5.3 施工重难点 522

21.5.4 关键施工技术 522

21.6 本章小结 525

参考文献 526