盾构切削大直径钢筋混凝土群桩的理论与实践PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 盾构的起源及发展 1

1.2 盾构技术在我国的应用 5

1.3 盾构切削大直径钢筋混凝土桩问题的提出 6

参考文献 7

第2章 盾构切桩工程案例 8

2.1 盾构切桩工程案例调研 8

2.2 盾构切桩工程详例介绍 11

2.2.1 沈阳地铁1号线盾构切削桥梁桩基 11

2.2.2 上海轨道交通7号线盾构切削工业厂房桩基 12

2.2.3 上海轨道交通10号线盾构切削简支梁桥桩基 14

2.2.4 天津地铁9号线盾构被动切削房屋桩基 16

2.2.5 上海轨道交通9号线盾构切削简支梁桥桩基 17

2.2.6 广州地铁3号线盾构切削居民楼桩基 18

2.3 调研案例与苏州工程切桩的比较分析 19

2.4 本章小结 21

参考文献 21

第3章 盾构的刀盘、刀具与切削（掘削） 23

3.1 盾构的刀盘与刀具 23

3.1.1 刀盘 23

3.1.2 刀具 24

3.2 盾构切刀切削 25

3.2.1 切刀的种类及功能 25

3.2.2 切削机理 26

3.2.3 刀具磨损 27

3.3 盾构滚刀掘削 29

3.3.1 滚刀的种类及功能 29

3.3.2 掘削机理 30

3.3.3 刀具磨损 30

3.4 刀盘选型原则与切削刀具的配置原理 30

3.4.1 刀盘选型原则 30

3.4.2 刀具配置原理 31

参考文献 32

第4章 盾构切削钢筋混凝土桩的可行性 34

4.1 盾构切削钢筋混凝土桩的特性 34

4.1.1 切刀切削钢筋混凝土桩的特性 34

4.1.2 滚刀切削钢筋混凝土桩的特性 35

4.2 切削钢筋混凝土桩刀具的选择 36

4.2.1 切削钢筋混凝土桩的边界（围岩）条件 36

4.2.2 刀具配置具体目标 36

4.2.3 刀具选型 36

4.3 盾构切削钢筋混凝土桩可能存在的问题 38

参考文献 40

第5章 刀刃与钢筋混凝土的相互作用及切削机理研究 41

5.1 刀刃切桩的适应性分析与选型 41

5.2 切削仿真有限元基础 42

5.2.1 LS-DYNA动力学软件简介 42

5.2.2 动态接触算法 43

5.2.3 单点高斯积分与沙漏控制 44

5.2.4 显式求解方法与时步控制 45

5.3 刀刃切削钢筋机理 46

5.3.1 钢筋本构模型 46

5.3.2 钢筋切屑分离准则 47

5.3.3 切削钢筋细观模型建立 48

5.3.4 负前角刀刃切削钢筋的机理分析 49

5.4 三维刀刃动态切削钢筋仿真 52

5.4.1 仿真模型建立 52

5.4.2 典型刀刃动态切削钢筋过程及特征 53

5.4.3 前角对切削钢筋的影响规律 56

5.4.4 刃角和刃宽对切削钢筋的影响规律 56

5.5 刀刃切削混凝土机理 59

5.5.1 混凝土的本构模型 59

5.5.2 切削混凝土细观模型建立 62

5.5.3 负前角刀刃切削混凝土的机理分析 63

5.6 三维刀刃动态切削混凝土仿真 64

5.6.1 典型刀刃动态切削混凝土分析 64

5.6.2 前角对切削力的影响规律 66

5.6.3 刃角和刃宽对切削力的影响规律 66

5.7 本章小结 67

参考文献 68

第6章 新型刀具的切桩性能与磨损机理研究 70

6.1 新型切桩刀具研发 70

6.2 新型刀具切削钢筋的力学特征与规律分析 71

6.2.1 热力耦合分析方法 71

6.2.2 切削钢筋模型建立 72

6.2.3 切削钢筋效果与动态过程分析 73

6.3 切深和切速对切削钢筋的影响规律 76

6.3.1 切深对切削钢筋的影响规律 76

6.3.2 切速对切削钢筋的影响规律 77

6.4 新型刀具切削混凝土的力学特征与规律分析 78

6.4.1 动态切削全过程分析 78

6.4.2 混凝土和刀具应力分析 79

6.4.3 切削力分析 79

6.5 切深对切削混凝土的影响规律 80

6.6 切桩刀具磨损机理与类型判别 81

6.7 本章小结 82

参考文献 83

第7章 切桩主力刀具配置与掘削参数控制的理论探析 84

7.1 切桩主力刀具的布置及数量 84

7.1.1 布置方法比选 84

7.1.2 刀间距初步方案 84

7.1.3 轨迹布刀数量和相位角的设置 86

7.2 刀盘切桩受力计算模型 86

7.2.1 数学模型建立 86

7.2.2 刀具切深的确定 87

7.2.3 计算程序编制 90

7.3 推力扭矩的特征与影响因素 91

7.3.1 切桩刀数和推力扭矩的变化特征 91

7.3.2 桩身宽度对推力扭矩的影响 93

7.3.3 桩基偏移距离对推力扭矩的影响 94

7.4 不平衡力和倾覆力矩的特征与影响因素 95

7.4.1 计算方法 95

7.4.2 切削中部桩和侧部桩的变化特征 96

7.4.3 桩身宽度和偏移距离的影响 97

7.5 切削参数设置和控制建议 98

7.6 本章小结 99

参考文献 100

第8章 切桩盾构设备的适应性改造 101

8.1 所用盾构机改造前情况 101

8.2 刀盘、刀具改造加强 103

8.2.1 切桩主力刀具配置 103

8.2.2 其他切桩刀具的设计及布置 103

8.2.3 加强改造后的刀盘、刀具装配图 105

8.3 螺旋输送机改造 105

8.3.1 改造方案探讨 105

8.3.2 改造实施具体方案 106

8.4 其他改造措施 107

8.5 刀盘刚度加强与检算 108

8.6 本章小结 109

第9章 盾构切削大直径钢筋混凝土桩基试验 111

9.1 现场试验方案 111

9.1.1 试验的必要性及意义 111

9.1.2 试验总体方案比选 111

9.1.3 试验研究内容 112

9.1.4 试验桩布置及约束 112

9.1.5 切削工况设计 114

9.2 试验现象和结果 114

9.2.1 各工况实际实施情况 114

9.2.2 试验过程及现象 115

9.2.3 试验结果统计 122

9.3 切削混凝土分析 122

9.3.1 中心小贝壳刀切削混凝土效果 122

9.3.2 正面大贝壳刀切削混凝土效果 123

9.3.3 混凝土脊量测与合理刀间距分析 124

9.4 切削钢筋分析 126

9.4.1 断筋长度统计 126

9.4.2 钢筋断口形态分析 126

9.4.3 混凝土包裹对断筋长度的影响 128

9.5 切削参数分析 129

9.5.1 切削参数统计 129

9.5.2 推力和扭矩变化特征 131

9.5.3 与切深和刀盘转向的关系 133

9.6 刀具损伤分析 134

9.6.1 刀具损伤数量及形式 134

9.6.2 刀具损伤分布规律 135

9.6.3 刀刃防崩损改进与防护 136

9.7 试验桩变形与钢筋受力分析 137

9.7.1 试验桩变形监测 137

9.7.2 试验桩钢筋受力分析 139

9.8 刀具立体布局优化与群刀切削仿真实验 140

9.8.1 分次切筋理念与刀具立体布局优化方案 140

9.8.2 超前贝壳刀立体布局方案切桩仿真试验 141

9.9 本章小结 144

第10章 盾构切削大直径群桩的控制措施与施工实践 146

10.1 盾构切削14根大直径桩基的风险点与可行性分析 146

10.1.1 盾构切削大直径群桩的风险点分析 146

10.1.2 刀具切削群桩的磨损量预测 148

10.1.3 工程可行性分析 150

10.2 桥梁结构的承载力检算与加固 151

10.2.1 分析思路和检算方法 151

10.2.2 检算结果及分析 152

10.2.3 1＃桥墩加固方案比选 154

10.2.4 1＃桥墩加固具体施工措施 155

10.3 隧道管片衬砌的附加应力计算与配筋增强 159

10.3.1 切桩后桩端与管片相对位置分析 159

10.3.2 计算断面选取 160

10.3.3 附加应力计算 160

10.3.4 管片受力和配筋计算分析 161

10.4 盾构切削穿越大直径桩基施工控制技术 163

10.4.1 刀盘切削关键技术 163

10.4.2 穿桩施工辅助技术 166

10.4.3 工程管理措施 168

10.4.4 其他应考虑的问题 169

10.5 双线切削穿桩施工总体情况 171

10.5.1 工程实施总体效果 171

10.5.2 左、右线切桩历时与切削参数统计 171

10.6 左线切削5排7根大直径桩基的实施过程与效果 173

10.6.1 切削3＃桥台3-1、3-2排桩施工情况 173

10.6.2 切削2＃桥墩2-1、2-2排桩施工情况 176

10.6.3 切削1＃桥墩1-1排桩施工情况 179

10.7 右线切削7排7根大直径桩基的实施过程与效果 180

10.7.1 切削3＃桥台3-3、3-4排桩施工情况 180

10.7.2 切削2＃桥墩2-3、2-4排桩施工情况 183

10.7.3 切削1＃桥墩1-2排桩施工情况 184

10.7.4 切削0＃桥台0-1、0-2排桩施工情况 186

第11章 盾构切削大直径群桩的实测分析 188

11.1 钢筋收集与切筋效果分析 188

11.1.1 受切钢筋和混凝土的理论量 188

11.1.2 钢筋收集方式与排出量统计 188

11.1.3 钢筋长度统计分析 190

11.1.4 钢筋形态统计分析 191

11.2 刀具损伤分析与磨损系数回归 193

11.2.1 各类刀具损伤现象 193

11.2.2 刀具磨损量统计及其规律 195

11.2.3 超前贝壳刀磨损系数 196

11.2.4 正面大贝壳刀磨损系数 197

11.3 切桩推力扭矩的变化规律及影响因素 197

11.3.1 切桩过程中推力变化规律 197

11.3.2 切桩过程中扭矩变化规律 201

11.3.3 刀盘前注入添加剂对推力扭矩的影响 205

11.3.4 刀盘正反转对推力扭矩的影响 207

11.3.5 盾构停机对推力扭矩的影响分析 209

11.3.6 刀具损伤对推力扭矩的影响 209

11.4 桥梁墩台三维变形监测统计与规律分析 211

11.4.1 桥梁墩台三维变形监测方案 211

11.4.2 各墩台三维变形监测数据统计 212

11.4.3 盾构切桩对桥梁墩台变形的影响分析 213

11.4.4 墩台三维变形历时曲线及其规律 215

11.4.5 桥梁安全性评估 220

11.5 隧道管片变形及结构安全性研究 220

11.5.1 管片三维变形监测及分析 220

11.5.2 管片椭圆度变化规律分析 223

11.5.3 管片错台数据统计及分析 225

11.5.4 隧道结构安全性评估 226

11.6 隧道管片变形及结构安全性研究 226

第12章 盾构切削钢筋混凝土桩的辅助技术 228

12.1 新型壁后注浆材料 228

12.1.1 新型浆液原材料及浆液性能指标要求 229

12.1.2 新型浆液组成材料的功能分析 230

12.1.3 新型浆液试验与结果分析 230

12.1.4 新型浆液的应用 245

12.2 新型土体改良泡沫剂 248

12.2.1 泡沫的作用 248

12.2.2 泡沫剂开发 248

12.2.3 泡沫改良土体试验 249

12.2.4 泡沫改良土体现场应用 253

12.3 本章小结 254

参考文献 255

第13章 结语 256

13.1 可供参考的研究成果 256

13.2 存在的问题及改进建议 257

13.2.1 合金刀刃崩损较多问题 257

13.2.2 刀具不等量磨损问题 258

13.2.3 切桩连续作业以致温度过高问题 259

13.3 切桩有风险，切桩需谨慎 260

13.4 展望 261