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