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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