超大型泥水盾构越江施工技术研究与实践 南京长江隧道PDF电子书下载

概述篇 2

第一章 工程背景及建设意义 2

1.1 工程背景 2

1.2 工程建设意义 4

第二章 工程概况 6

2.1 线路规划 6

2.2 建设规模及工程范围 6

2.2.1 左汊隧道 8

2.2.2 右汉桥梁 8

2.2.3 附属结构 10

2.3 周边环境 11

2.3.1 建构筑物 11

2.3.2 管线 12

2.4 地质条件 12

2.5 水文条件 15

2.5.1 地表水 15

2.5.2 地下水 16

2.6 工程特点及难点 17

第三章 盾构选型 19

3.1 盾构法隧道的基本原理及特点 19

3.1.1 盾构法隧道的基本原理 19

3.1.2 盾构法隧道的特点 19

3.2 盾构的构造及分类 20

3.2.1 盾构的构造 20

3.2.2 盾构的分类 21

3.3 盾构机选型的意义 22

3.4 盾构机选型的影响因素 23

3.5 盾构机的选型原则及依据 23

3.5.1 选型原则 23

3.5.2 选型依据 24

3.6 盾构机选型的一般程序 24

3.7 大直径泥水盾构机的适应性分析 26

3.7.1 泥水盾构的工作原理 26

3.7.2 选型依据 27

3.7.3 盾构机的选择 28

3.7.4 盾构机参数分析 30

3.7.5 盾构机掘进情况及使用效果 33

施工篇 36

第四章 明挖施工 36

4.1 概述 36

4.2 浦口段 37

4.2.1 盾构始发井施工 37

4.2.2 盾构井后续段施工 45

4.2.3 暗埋标准段施工 47

4.2.4 引道段施工 49

4.3 梅子洲段 50

4.3.1 盾构始发井施工 50

4.3.2 盾构井后续段施工 54

4.3.3 暗埋标准段施工 56

4.3.4 引道段施工 57

第五章 盾构施工 58

5.1 盾构始发 58

5.1.1 始发辅助工程施工 58

5.1.2 负环管片及箱涵安装 59

5.1.3 洞门破除 60

5.1.4 始发参数控制 61

5.2 试掘进 61

5.2.1 试掘进段的地质情况 62

5.2.2 试掘进段的掘进参数选取 62

5.2.3 试掘进段的目的 62

5.2.4 地面沉降控制 63

5.3 正常段掘进 63

5.3.1 掘进开挖控制 63

5.3.2 泥水控制管理 67

5.3.3 注浆管理 80

5.3.4 管片箱涵拼装 83

5.3.5 盾构掘进姿态控制与调整 86

5.4 特殊施工 88

5.4.1 近距离盾构施工 88

5.4.2 始发、到达段浅覆土盾构施工 89

5.4.3 穿越长江大堤施工 90

5.4.4 穿越江底段浅覆土盾构施工 91

5.4.5 软硬不均地层（卵石层）盾构施工 92

5.4.6 曲线段盾构施工 94

5.5 盾构到达 95

5.5.1 端头加固 95

5.5.2 盾构机定位及到达端洞口位置复核测量 95

5.5.3 盾构到达段掘进 96

5.5.4 渣土清理及洞门临时密封装置安装 97

5.5.5 接收基座安装及盾构机步上接收基座 97

5.5.6 洞门圈封堵 97

5.5.7 盾构到达施工技术要点及措施 97

5.6 盾构隧道洞门施工 98

5.6.1 洞门预埋环的制作与安装 98

5.6.2 洞门衬砌及防水施工 99

5.6.3 洞门保圆措施 100

5.6.4 洞门施工注意事项 100

施工关键技术篇 102

第六章 盾构冷冻始发施工技术 102

6.1 施工方案优化 102

6.2 施工设计 103

6.2.1 冷冻加固设计 103

6.2.2 冻结加固尺寸 103

6.2.3 冻结孔的布置 103

6.2.4 主要技术参数 104

6.3 施工工序 104

6.4 施工工艺 104

6.4.1 钻孔施工 104

6.4.2 冻结施工 105

6.4.3 始发条件 105

6.4.4 破壁注意事项 105

6.4.5 冻结管拔除 106

6.4.6 冷冻体掘进 107

6.5 施工效果 107

第七章 始发段超浅覆土掘进技术 108

7.1 施工方案优化 108

7.2 施工工序 108

7.3 施工工艺 109

7.3.1 切口水压控制 109

7.3.2 严格控制主要掘进参数 110

7.3.3 加强壁后同步注浆控制 111

7.3.4 泥水质量控制 113

7.3.5 盾构平面高程姿态控制 113

7.3.6 加强监控量测，严格控制沉降 114

7.4 施工效果 114

第八章 长江大堤穿越施工技术 115

8.1 施工工艺 116

8.1.1 施工调查 116

8.1.2 水土压力控制 116

8.1.3 管片壁后注浆管理 116

8.1.4 加强盾尾保护 116

8.1.5 跟踪注浆补强 116

8.2 施工效应 117

第九章 盾构穿越江中砂砾复合地层技术 118

9.1 施工方案优化 118

9.2 施工工艺 119

9.2.1 盾构机掘进控制 119

9.2.2 背填注浆控制 120

9.2.3 盾构姿态控制 120

9.2.4 其他控制措施 121

9.3 施工效果 121

第十章 江中带压开舱更换刀具技术 122

10.1 施工方案 123

10.2 常压更换刀具的程序 124

10.2.1 刀盘的结构和刀具的布置 124

10.2.2 常压更换刀具的拆卸步骤 125

10.3 常压更换刀具的改进 126

10.4 施工效果 127

第十一章 盾构穿越江中冲槽段施工技术 129

11.1 施工方案比选 130

11.1.1 江底覆土加固方案 131

11.1.2 江底非抛填施工方案 131

11.1.3 方案比选 131

11.2 施工工艺 131

11.2.1 参数选取及施工控制措施 131

11.2.2 管片上浮控制及处理措施 134

11.3 施工效果 135

第十二章 超大直径盾构到达施工技术 137

12.1 施工方案比选 137

12.1.1 原施工方案 137

12.1.2 优化后方案 137

12.2 施工工序 138

12.2.1 到达段各种参数的选取原则及控制措施 138

12.2.2 洞门破除 139

12.2.3 竖井内堆填黏土和灌水 139

12.2.4 到达段掘进 139

12.2.5 加固区段掘进 139

12.2.6 工作井内推进 139

12.3 施工工艺 140

12.3.1 总体到达方案 140

12.3.2 接收基座施工 140

12.3.3 洞门端头土体加固 141

12.3.4 洞门端头井点降水 141

12.3.5 贯通测量 142

12.4 施工效果 143

第十三章 临近江河超大深基坑施工技术 144

13.1 盾构始发井深基坑降水施工 145

13.1.1 降水设计要求 145

13.1.2 降水方法的选择 145

13.1.3 轻型井点降水 145

13.1.4 深井井点降水 146

13.1.5 降水系统设计 146

13.1.6 降水井布设 148

13.2 盾构到达深基坑降水技术 149

13.2.1 降水井布置 149

13.2.2 降水效果 151

13.2.3 降水引起的地面沉降分析 151

13.3 临近江河超深基坑施工技术 153

13.3.1 测量放线 153

13.3.2 导墙施工 153

13.3.3 泥浆制备 154

13.3.4 成槽施工 154

13.3.5 钢筋笼制作和吊放 155

13.3.6 锁口管与混凝土施工 156

13.3.7 墙趾注浆施工 157

13.3.8 地下连续墙施工 157

工程质量安全管理篇 160

第十四章 工程监测 160

14.1 基坑工程施工监测 160

14.1.1 施工监测的目的 160

14.1.2 施工监测的组织机构 160

14.1.3 监测工作流程 161

14.1.4 监测项目及方法 161

14.1.5 监测点保护措施 167

14.1.6 工程应急抢险方案 167

14.2 隧道工程施工监测 169

14.2.1 监测项目与频率 169

14.2.2 测点布置原则 169

14.2.3 测点布置 170

14.2.4 江堤监测 170

14.3 自动化监测 171

14.3.1 自动化监测系统概述 172

14.3.2 自动化监测系统设计 173

14.3.3 系统实施效果 177

第十五章 工程质量安全管理及措施 178

15.1 组织机构与管理 178

15.1.1 质量管理组织体系 178

15.1.2 各方管理职责 178

15.1.3 制度保证体系 181

15.2 工程质量管理 182

15.2.1 工程质量保证目标、体系及创优规划 182

15.2.2 质量保证技术措施 186

15.3 工程安全管理 189

15.3.1 安全生产目标及体系 189

15.3.2 安全保证技术措施 190

15.4 环境保护措施 192

15.4.1 环保组织框架 192

15.4.2 具体措施 193

15.5 风险评估及管理 200

15.5.1 概述 200

15.5.2 风险管理 201

科研篇 206

第十六章 超大直径泥水盾构浅覆土长距离穿越长江关键技术研究 206

16.1 研究背景及意义 206

16.2 研究内容 207

16.3 刀具切削机理研究 208

16.3.1 砂卵石地层特性 208

16.3.2 盾构刀盘刀具选型 210

16.3.3 刀具削切机理分析 220

16.4 刀盘刀具地质适应性设计分析 222

16.4.1 刀盘设计 223

16.4.2 先行刀设计 223

16.4.3 周边刀设计 223

16.4.4 刮刀设计 224

16.4.5 合金与刀体结合工艺分析 227

16.5 现场掘进试验研究 228

16.5.1 可更换刮刀改进方案 228

16.5.2 刮刀更换实验方案 229

16.5.3 正常磨损系数统计比较 229

16.5.4 各改进刮刀设计评价 232

16.5.5 刮刀优化设计 233

16.6 刀盘扭矩影响因素的分析 233

16.6.1 锥入度对刀盘扭矩的影响 233

16.6.2 泥水压力与地层有效应力对刀盘扭矩的影响 238

16.6.3 刮刀磨损对刀盘扭矩的影响 240

16.7 刀盘扭矩及刮刀切削扭矩数学模型 245

16.8 盾构掘进对土体扰动研究 248

16.8.1 盾构掘进过程中对土体扰动的机制 249

16.8.2 模型试验 249

16.8.3 现场监测 255

16.9 水底盾构掘进泥水喷发现象研究 260

16.9.1 劈裂伸展现象 261

16.9.2 盾构掘进泥水劈裂模型试验 261

16.9.3 泥水喷发的判定 265

第十七章 浅覆土、长距离穿越三维数值仿真技术研究 267

17.1 研究背景及意义 267

17.2 研究目的与内容 267

17.3 数值模拟的模型参数与边界条件 268

17.4 封门拆除过程三维可视化仿真 270

17.4.1 工程概述 270

17.4.2 有限元模型 270

17.4.3 计算结果分析 271

17.5 出洞施工的三维可视化仿真 272

17.5.1 有限元模型 272

17.5.2 开挖面压力影响分析 272

17.6 穿越长江大堤施工的三维可视化仿真 275

17.6.1 工程问题概述 275

17.6.2 有限元模型 275

17.6.3 计算结果分析 275

17.7 最浅覆土层施工的三维可视化仿真 279

17.7.1 工程问题概述 279

17.7.2 有限元模型 279

17.7.3 计算结果分析 280

17.8 复合土层施工的三维可视化仿真 282

17.8.1 工程问题概述 282

17.8.2 有限元模型 282

17.8.3 计算结果分析 282

第十八章 三维信息查询技术研究 284

18.1 研究背景及研究意义 284

18.1.1 研究背景 284

18.1.2 研究意义 285

18.2 研究内容 285

18.3 研究技术路线 286

18.4 南京长江隧道三维工程信息查询系统总体结构设计研究 286

18.4.1 系统相关知识简介 286

18.4.2 系统开发方式 288

18.4.3 系统主要功能及实现方式 288

18.4.4 系统数据库设计 288

18.5 三维地层查询模块的开发研究 289

18.5.1 三维地层查询模块需求分析及功能组成 289

18.5.2 三维地层可视化空间建模方法研究 290

18.5.3 三维地层查询模块数据分析及数据库设计 291

18.5.4 三维地层空间建模的实现 294

18.6 三维工程部件模型查询模块的开发研究 295

18.6.1 三维工程部件模型查询模块需求分析及功能组成 295

18.6.2 三维工程部件模型查询模块开发方法研究 296

18.6.3 三维工程部件模型查询模块实现 297

第十九章 泥水盾构泥浆及成膜技术研究 303

19.1 研究背景及意义 303

19.2 研究内容与目的 304

19.3 研究方法和技术路线 304

19.4 泥浆配比及其基本性质研究 305

19.4.1 五种制浆剂作用效果研究 305

19.4.2 不同地层泥浆配比研究 308

19.5 环流系统及排泥管携渣能力的计算及分析 310

19.5.1 三种地层物质平衡计算和筛分效果分析 311

19.5.2 排泥管携渣能力的计算及分析 313

19.6 废弃泥浆在卵砾地层中再利用研究 314

19.6.1 废弃泥浆再利用配比试验 314

19.6.2 废弃泥浆再利用成膜质量评价 314

19.7 停机状态下的泥浆配比及泥浆成膜实验研究 317

19.7.1 纯膨润土泥浆成膜试验 317

19.7.2 混合泥浆配制及成膜试验 319

19.7.3 开舱后泥浆成膜情况的评估 319

19.8 泥浆成膜机理试验 320

19.8.1 泥浆参数 320

19.8.2 地层参数 320

19.8.3 试验分析 321

第二十章 壁后同步注浆技术研究 325

20.1 研究背景及意义 325

20.2 研究内容及目的 326

20.2.1 研究内容 326

20.2.2 研究目的 326

20.3 壁后注浆配方及性能试验研究 327

20.3.1 硬性浆液配方试验及优化研究 327

20.3.2 惰性浆液配方试验研究 333

20.3.3 双液浆液配方试验研究 336

20.3.4 地层中废弃粉细砂再利用试验研究 338

20.4 注浆压力、注浆量等注浆参数的研究 341

20.4.1 浆液流变特性 341

20.4.2 盾构隧道壁后注浆压力分布模型 343

20.4.3 隧道壁后注浆压力分布计算 346

20.4.4 盾构同步注浆充填模型 347

20.4.5 掘进速度对充填率的影响分析 349

20.5 壁后注浆效果监测研究 351

20.5.1 监测方案 351

20.5.2 监测仪器 352

20.5.3 监测结果分析 352

第二十一章 盾构机故障及检测技术研究 354

21.1 研究背景及意义 354

21.2 研究内容及关键技术 355

21.3 超大直径泥水平衡盾构机维修保养策略分析 356

21.3.1 泥水盾构机工作特点 356

21.3.2 盾构机工作过程中易出现的故障及诊断 357

21.3.3 建立以检查为基础的视情维修体制 358

21.4 基于虚拟仪器技术的盾构机状态监测与故障诊断系统 359

21.4.1 虚拟仪器技术 359

21.4.2 系统总体方案设计 359

21.4.3 系统硬件配置 361

21.4.4 软件系统开发 362

21.4.5 工程应用 362

21.5 基于油液分析的盾构机故障诊断技术和应用 363

21.5.1 取样 364

21.5.2 油液分析 364

21.5.3 数据分析方法 366

第二十二章 衬砌结构施工安全控制技术研究 368

22.1 研究背景及意义 368

22.1.1 研究背景与意义 368

22.1.2 隧道上浮与健康监测国内外研究现状 368

22.2 研究内容与目的 369

22.2.1 研究内容 369

22.2.2 研究目的 370

22.3 隧道施工上浮模型试验及分析 370

22.3.1 室内模型试验研究 370

22.3.2 隧道上浮模型试验 373

22.4 自重变形工况下结构受力机制研究 378

22.4.1 工况简介 378

22.4.2 自重变形工况管片结构计算分析 378

22.4.3 自重变形工况管片结构复核验算 379

22.4.4 施工技术及构造措施效果预测分析 380

22.5 同步注浆与二次注浆工况下结构受力机制研究 381

22.5.1 工况简介 381

22.5.2 局部注浆压力工况计算 382

22.5.3 结果分析与验算 384

22.5.4 注浆压力设定计算 385

22.6 监控系统实施 386

22.6.1 监测断面 386

22.6.2 监测技术 386

22.6.3 监测内容 386

22.6.4 传感器安装主要施工工艺 387

22.6.5 施工监控结果及分析 388

第二十三章 盾构始发井超深基坑综合施工技术研究 391

23.1 研究背景 391

23.2 研究的目的和意义 392

23.3 主要研究内容 392

23.4 围护结构施工技术 393

23.4.1 地下连续墙施工技术 393

23.4.2 旋喷加固施工 395

23.5 基于时空效应的应变预测方法研究 397

23.5.1 开挖变形的预测方法 398

23.5.2 有撑变形的预测方法 399

23.5.3 工程实例验证 403

23.6 地下连续墙弯矩分析研究 403

23.6.1 连续墙弯矩估算方法 404

23.6.2 工程实例验证 406

23.7 超深基坑抗隆起失稳破坏机制研究 409

23.7.1 离心模型试验 409

23.7.2 数值模拟分析 417

成果篇 422

第二十四章 研究成果 422

参考文献 423

作者简介——郭信君 427

作者简介——戴洪伟 428