第一篇 砂和砂砾地层地质特性和工程风险分析 2
第1章 砂和砂砾地层地质特性 2
1.1 地质历史成因 2
1.1.1 河流上游地区 2
1.1.2 河流中下游地区 5
1.2 工程地质特性 6
1.2.1 地层的稳定性 7
1.2.2 地层的互层性 10
1.2.3 地层的可开挖性 11
1.3 地层判别的标准 14
1.3.1 按照颗粒粒径分析的判别标准 14
1.3.2 [案例]砂砾层颗粒分析（成都） 15
1.3.3 其他判别指标 17
1.4 小结 18
第2章 砂和砂砾地层盾构工程风险综述 19
2.1 砂砾地层地表沉降的风险 19
2.2 盾构机设备的风险 19
2.2.1 刀具的磨损 19
2.2.2 刀盘的磨损 20
2.2.3 螺旋输送机的磨损 22
2.2.4 泥水盾构循环系统的磨损 22
2.2.5 小结和导读 23
2.3 盾构掘进施工的风险 23
2.3.1 盾构推力扭矩超过机械极限值 23
2.3.2 换刀困难 24
2.3.3 粉细砂层盾构密封失效 24
2.3.4 泥水盾构泥水压力波动风险 25
2.3.5 粉细砂层中的成型隧道漂移 25
2.3.6 小结和导读 25
2.4 附属工程的风险 26
2.4.1 盾构始发和到达风险 26
2.4.2 盾构联络通道塌陷风险 27
2.4.3 小结和导读 27
第3章 地层沉降规律研究 29
3.1 盾构对周边地层扰动机理 29
3.2 短期沉降机理 31
3.2.1 地面隆沉的横向沉陷槽和影响范围 31
3.2.2 地面建筑沉降 31
3.2.3 地下管线沉降 31
3.2.4 深层土体水平位移 33
3.2.5 ［案例］中粗砂层的地层沉降（佛山） 35
3.3 长期滞后沉降机理 36
3.3.1 砂砾地层特点 36
3.3.2 盾构掘进扰动地层的缝隙原理（GAP原理） 36
3.3.3 盾构选型和注浆控制的原因 39
3.3.4 长期滞后沉降引发坍塌过程 39
3.4 小结 40
第二篇 盾构机选型及改造维修 42
第4章 泥水盾构与土压盾构的比选 42
4.1 经典的选型理论 42
4.1.1 根据土层的渗透系数选择 43
4.1 2根据岩土颗粒分析选择 44
4.2 实践的比较 44
4.2.1 成都盾构工程对比 44
4.2.2 沈阳盾构工程对比 47
4.2.3 成都与沈阳的对比分析 49
4.3 敞开式盾构适应性分析 50
4.4 小结 52
第5章 渣土改良剂原理与配套设备 54
5.1 渣土改良剂原理和分类 54
5.1.1 膨润土 54
5.1.2 泡沫 55
5.1.3 高分子聚合物 58
5.2 渣土改良剂注入设备 58
5.2.1 膨润土注入设备 59
5.2.2 泡沫注入设备 61
5.2.3 聚合物注射设备 63
5.2.4 注入口的设计 63
第6章 土压盾构选型和改造维修 65
6.1 刀盘的选型 65
6.1.1 刀盘开口率 65
6.1.2 刀盘剖面形状和厚度 67
6.1.3 刀盘参数 68
6.2 刀具的配置 69
6.2.1 滚刀体系的破岩机理和选型 69
6.2.2 切削刀体系的破岩机理和选型 76
6.2.3 滚刀与切削刀系的实践效果比较 79
6.2.4 铲刀选型 82
6.2.5 刀具体系选型 83
6.3 砂砾层中刀盘和刀具磨损情况对比 85
6.3.1 刀具的检查和维修 85
6.3.2 [案例]面板式（开口率22％）刀盘的磨损和维修（北京） 87
6.3.3 [案例]面板式（开口率26％）刀盘的磨损和维修（成都） 91
6.3.4 [案例]辐条式（开口率63％）刀盘的磨损和维修（沈阳） 94
6.4 螺旋机选型和维修 98
6.4.1 富水粉细砂层 99
6.4.2 砂砾地层 100
6.4.3 [案例]砂砾地层螺旋机选型和维修（成都） 102
6.5 气压设备选型 106
6.5.1 MASS控制器的构成 107
6.5.2 MASS控制器的动作原理 107
第7章 泥水盾构选型和改造维修 108
7.1 刀盘选型和维修 108
7.1.1 泥水盾构刀盘维修 108
7.1.2 [案例]刀盘局部解体和修复（广州） 111
7.2 碎石机选型和维修 112
7.2.1 碎石机的结构组成 112
7.2.2 碎石机的工作原理 112
7.2.3 碎石机故障及处理 113
7.2.4 [案例]砂砾地层碎石机维修改造（成都） 113
7.3 泥水平衡系统建立压力模式选型 117
7.3.1 日本式泥水压力模式 117
7.3.2 欧洲式泥水压力模式 118
7.4 泥浆输送系统理论参数设计 119
7.4.1 泥浆输送系统流量计算 119
7.4.2 泥浆输送系统流量选择 120
7.5 泥水循环系统功能选型 122
7.5.1 逆循环功能 123
7.5.2 土仓冲刷功能 126
7.5.3 土仓内辅助小循环功能 129
7.6 泥水循环系统设备选型 129
第三篇 施工掘进技术 134
第8章 盾构掘进辅助技术 134
8.1 添加渣土改良剂技术 134
8.2 衬背注浆技术 136
8.2.1 注浆目的 136
8.2.2 注浆装置分类 137
8.2.3 注浆液的选择 139
8.2.4 注浆参数 140
8.2.5 施工中常见问题 141
8.2.6 注浆控制 142
8.3 施工阶段盾构隧道漂移控制技术 144
8.3.1 原因分析及对策 144
8.3.2 小结 148
8.3.3 [案例]富水粉细砂层隧道上浮（南京） 148
第9章 土压盾构掘进技术 151
9.1 富水粉细砂层掘进技术 151
9.1.1 掘进控制 151
9.1.2 [案例]穿越大直径污水管（杭州） 153
9.1.3 [案例]穿越浅基础建筑群（南京） 160
9.2 复合地层砂层掘进技术 162
9.2.1 掘进控制 162
9.2.2 渣土改良 164
9.2.3 沉降控制 164
9.3 [案例]砂砾地层掘进技术（沈阳） 166
9.3.1 掘进控制 166
9.3.2 小结 168
第10章 泥水盾构掘进技术 169
10.1 泥浆性能指标 169
10.1.1 泥膜作用机理 169
10.1.2 泥浆基本性能要求 170
10.1.3 可渗比及其与泥膜的关系 171
10.1.4 泥浆配料 171
10.1.5 [案例]富水砂卵石地层泥浆配比（成都） 172
10.2 循环系统运行及故障排除 176
10.2.1 [案例]P2.1 泵进口负压处理（广州） 177
10.2.2 [案例]气压仓高压气体直接进入泥水仓导致塌方（广州） 178
10.3 穿越水体施工技术 179
10.3.1 风险分析 179
10.3.2 控制风险对策 179
10.3.3 [案例]穿越三枝香水道塌方的处置（广州） 180
第11章 进仓技术 183
11.1 风险分析 183
11.1.1 风险因素分析 183
11.1.2 定性风险分析 184
11.2 进仓作业的辅助工法技术 185
11.2.1 盾壳外部止水 185
11.2.2 仓内超前地层加固 186
11.2.3 施作泥膜 187
11.3 压气进仓 188
11.3.1 准备二作 188
11.3.2 作业环境要求 189
11.3.3 作业操作 191
11.4 地面应急加固进仓 193
11.4.1 [案例]江边河堤下应急加固（广州） 193
11.4.2 ［案例]钢板桩和降水井共同应急加固（广州） 195
第四篇 附属工程和特殊工法技术 202
第12章 端头加固与盾构始发到达技术 202
12.1 理论分析与传统加固方法 202
12.1.1 端头加固土体的稳定验算 203
12.1.2 封堵加固体间隙 205
12.1.3 破洞门前检测 206
12.1.4 封堵盾壳外间隙 207
12.1.5 [案例]搅拌桩＋旋喷桩包围法加固（广州） 208
12.2 可切削混凝土加固技术 210
12.2.1 玻璃纤维（GFRP）筋 210
12.2.2 竹片筋混凝土桩加固 212
12.3 平衡法盾构始发到达 213
12.3.1 [案例]水土中盾构到达（广州） 213
12.3.2 [案例]密闭钢筋混凝土箱体始发盾构（广州） 217
12.3.3 [案例]密闭钢套筒接收盾构技术（广州） 223
第13章 特殊工法技术 230
13.1 盾构穿越浅覆土水域盖板加固技术 230
13.1.1 风险分析 230
13.1.2 水底盾构隧道最小覆土厚度分析 230
13.1.3 河底成型隧道抗浮控制 232
13.1.4 盾构穿越河底浅覆土可采取的技术措施 232
13.1.5 小结 233
13.1.6 [实例]抗浮结构和注浆联合加固（南京） 233
13.2 盾构穿越铁路扣轨加固技术 235
13.3 冻结法修筑联络通道技术 237
13.4 [案例]明挖法修复超限盾构管片隧道结构（佛山） 240
13.4.1 工程概况 240
13.4.2 端头加固封堵 240
13.4.3 冻土帷幕发展推算 243
13.4.4 管片后冻结冻胀压力监测分析 244
13.4.5 冻结效果探孔检查 244
13.4.6 小结 245
13.5 盾构机采用水土平衡法通过中风井技术 246
13.5.1 与传统加固方案比较 246
13.5.2 平衡法过中间风井方案 248
13.5.3 小结 250
参考文献 251