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第1章 绪论 1

本章要点及学习目标 1

1.1 引言 1

1.2 城市隧道工程发展趋势 2

1.2.1 特长隧道将成为“新常态” 2

1.2.2 地铁工程持续发展 2

1.2.3 城市铁路地下化 2

1.2.4 城市地下公路悄然兴起 2

1.2.5 城市排蓄水工程 2

1.2.6 地下空间开发与地下管廊工程 3

1.2.7 三大海峡通道 4

1.2.8 互联互通的国际通道建设 4

1.2.9 技术方面 4

1.3 城市隧道分类及常用的施工方法 4

1.3.1 城市隧道分类 4

1.3.2 城市隧道常用的施工方法 7

1.4 城市隧道施工引起的环境岩土工程问题 18

1.4.1 地表沉降 18

1.4.2 建筑物损坏 19

1.4.3 地下空间利用问题 20

本章小结 21

思考与练习题 21

第2章 盾构机选型及参数确定 22

本章要点及学习目标 22

2.1 盾构隧道施工原理及发展趋势 22

2.1.1 盾构施工的基本原理 22

2.1.2 盾构隧道施工的发展趋势 24

2.2 盾构机类型及选型 27

2.2.1 盾构机的分类 27

2.2.2 盾构机的选型 28

2.3 盾构刀盘、刀具及布置 30

2.3.1 盾构机刀盘及刀具 30

2.3.2 盾构机刀盘选型及基本参数的确定 33

2.3.3 盾构机刀具配置分析 39

2.3.4 国内盾构机刀盘选型工程实例 42

2.4 盾构机选型工程实例——长沙地铁1号线下穿湘江盾构隧道 42

2.4.1 工程背景 42

2.4.2 盾构机选型 47

2.4.3 盾构机参数配置 47

2.4.4 盾构刀盘刀具设计 48

2.4.5 盾构机适应性特点 49

本章小结 51

思考与练习题 51

第3章 盾构始发与接收技术 52

本章要点及学习目标 52

3.1 盾构始发与接收常用技术 52

3.1.1 常规盾构始发与接收技术 53

3.1.2 盾构钢套筒始发与接收技术 53

3.1.3 水中接收技术 55

3.1.4 玻璃纤维筋混凝土围护接收技术 56

3.2 盾构隧道端头加固方式及综合比较 57

3.2.1 盾构始发与接收封门形式 57

3.2.2 盾构隧道端头加固方式的分类 60

3.2.3 常用盾构隧道端头加固方式的加固特点和控制 64

3.2.4 各种工法技术经济分析比较 66

3.3 不同地层和周边环境条件下端头加固方式选择 67

3.3.1 软土地层加固方法 68

3.3.2 砂性土层与承压水地层加固方法 69

3.3.3 岩石地层或特殊地层加固方法 70

3.4 加固土体稳定性研究 71

3.4.1 板块强度分析设计理论 71

3.4.2 砂性土静力理论验算方法 71

3.4.3 黏性土滑移失稳理论验算方法 72

3.4.4 土体扰动极限平衡理论 72

3.5 盾构隧道端头加固范围确定 74

3.5.1 化学加固范围确定 74

3.5.2 解析解确定端头加固范围 74

3.5.3 数值解确定端头纵向加固范围 74

3.5.4 软弱富含水端头地层加固范围讨论 75

3.5.5 水平杯形冻结加固范围确定 77

3.6 富含水砂性土层盾构始发与接收技术 82

3.6.1 钢套筒始发与接收技术 82

3.6.2 水中接收技术 84

3.6.3 富含水砂性土层盾构接收实例 85

本章小结 89

思考与练习题 89

第4章 盾构隧道推进技术 90

本章要点及学习目标 90

4.1 盾构施工准备 90

4.1.1 一般性要求 90

4.1.2 前期调查 91

4.1.3 技术准备和人员培训 91

4.1.4 生产准备 92

4.1.5 设备、设施准备 92

4.1.6 施工作业准备 93

4.2 盾构100m试掘进 93

4.2.1 试掘进长度及目的 93

4.2.2 盾构始发方式 94

4.2.3 盾构试掘进准备 95

4.2.4 盾构试掘进施工控制 97

4.2.5 盾构试掘进结束工作 98

4.3 盾构正常段掘进施工 99

4.3.1 盾构掘进施工工艺 99

4.3.2 盾构掘进模式 100

4.3.3 盾构掘进主要参数 103

4.3.4 掘进轴线控制 105

4.3.5 刀具管理和换刀 106

4.3.6 管片拼装 108

4.3.7 盾构掘进壁后注浆 112

4.3.8 碴土改良 116

4.4 盾构换刀技术 117

4.4.1 盾构刀具磨损及更换标准 117

4.4.2 盾构换刀时机和位置选择 120

4.4.3 盾构掘进换刀技术方式 120

4.4.4 盾构常压换刀技术研究 122

4.4.5 盾构带压换刀技术研究 123

4.5 盾构特殊段推进施工 126

4.5.1 盾构穿越地面建（构）筑物施工 126

4.5.2 盾构穿越铁路施工 130

4.5.3 盾构穿越地下管线施工 135

4.5.4 盾构穿越地下障碍物施工 136

4.5.5 盾构穿越江河施工 138

4.5.6 盾构穿越小半径曲线段施工 142

4.5.7 特殊地层盾构穿越施工 145

本章小结 147

思考与练习题 147

第5章 盾构隧道联络通道施工技术 148

本章要点及学习目标 148

5.1 概述 148

5.1.1 国内外联络通道设置情况 148

5.1.2 联络通道结构形式 150

5.2 联络通道加固与开挖常用方法 151

5.2.1 联络通道明挖法 151

5.2.2 联络通道暗挖法 152

5.2.3 联络通道竖井暗挖法 153

5.2.4 各种工法技术经济分析比较 155

5.2.5 联络通道加固措施 156

5.3 联络通道矿山法施工 157

5.3.1 盾构区间隧道加固 157

5.3.2 联络通道开口 158

5.3.3 联络通道开挖支护 159

5.3.4 联络通道防水施工 162

5.3.5 联络通道衬砌施工 162

5.3.6 工程实例 164

5.4 联络通道冻结法施工 169

5.4.1 联络通道冻结设计 169

5.4.2 联络通道冻结加固施工 178

5.4.3 联络通道冻结加固实例 182

本章小结 187

思考与练习题 188

第6章 盾构隧道施工对周边环境影响预测方法及控制技术 189

本章要点及学习目标 189

6.1 盾构隧道施工对周边环境影响数值分析理论与方法 189

6.1.1 地层变形的理论及经验预测 190

6.1.2 解析、半解析数值方法 197

6.1.3 有限元法 198

6.2 盾构隧道施工对周围土体变形影响 202

6.2.1 盾构施工对周围土体的影响 202

6.2.2 地层变位的起因 206

6.2.3 引起地层变位的因素 207

6.2.4 盾构施工引起地层变位及机理 208

6.2.5 盾构隧道下穿施工对地层扰动分区 211

6.2.6 地层变位的特点 212

6.2.7 盾构隧道施工地层变形预测解析解 213

6.3 盾构隧道施工对浅基础的影响 218

6.3.1 影响浅基础稳定的因素 219

6.3.2 盾构开挖对浅基础危害 221

6.3.3 盾构施工对浅基础影响范围的确定 222

6.3.4 邻近建筑安全控制指标 223

6.3.5 荷载法的建立及求解 224

6.4 盾构隧道施工对桩基础的影响 227

6.4.1 桩基础的分类及受力 227

6.4.2 盾构隧道施工对临近桩基的影响机理 229

6.4.3 桩基的作用机理 230

6.4.4 盾构施工引起邻近桩基沉降的理论分析法 232

6.4.5 盾构法施工对单桩竖向影响计算 234

6.4.6 盾构法施工对单桩水平向影响计算 235

6.4.7 盾构动态施工对邻近桩基的影响规律 237

6.5 盾构隧道施工对管线的影响 238

6.5.1 地下管线的破坏模式及允许变形值的研究 239

6.5.2 地下管线的破坏形式 239

6.5.3 盾构隧道施工影响下地下管线变形的研究 241

6.5.4 地下管线受隧道施工影响的受力 242

6.5.5 地下管线的受力计算 244

6.5.6 基于Winkler模型的管线受力和变形计算 246

6.6 盾构隧道施工引起周围环境灾变的控制技术 247

6.6.1 土体变形的控制 247

6.6.2 浅地基控制 248

6.6.3 桩基控制 253

6.6.4 地下管线的保护控制 254

本章小结 256

思考与练习题 256

第7章 盾构推进盾尾刷渗漏防治与更换技术 257

本章要点及学习目标 257

7.1 盾尾刷渗漏与防治技术 257

7.1.1 盾尾渗漏原因分析 258

7.1.2 盾尾渗漏预防措施 260

7.1.3 盾尾渗漏应急措施 263

7.1.4 盾尾渗漏封堵工艺 264

7.2 盾尾刷更换常用止水技术及选用 265

7.2.1 化学注浆止水 265

7.2.2 冻结法止水 265

7.2.3 止水方案对比分析 268

7.3 盾尾刷更换化学加固止水技术 270

7.3.1 化学注浆材料 270

7.3.2 盾尾更换注浆止水加固方案 273

7.4 盾尾刷更换冻结止水方案设计与施工 275

7.4.1 水土压力计算 275

7.4.2 冻结加固体厚度确定 276

7.4.3 冻结参数设计 277

7.4.4 测温系统布置 280

7.4.5 强制解冻设计 280

7.4.6 盾尾刷更换条件 280

7.4.7 盾尾刷更换冻结施工工艺 280

7.5 盾尾刷更换冻结止水工程应用 281

7.5.1 工程概况 281

7.5.2 冻结方案设计 282

7.5.3 液氮冻结施工工艺 284

7.5.4 温度场实测分析 286

本章小结 290

思考与练习题 290

第8章 盾构隧道施工监测与风险管理技术 291

本章要点及学习目标 291

8.1 概述 291

8.2 盾构施工测量 292

8.2.1 控制测量 292

8.2.2 联系测量 293

8.2.3 地下控制测量 296

8.2.4 盾构推进测量 297

8.2.5 其他测量 306

8.2.6 施工测量关键技术 307

8.3 盾构施工监控量测技术 310

8.3.1 监测项目 310

8.3.2 测点布设和测试方法 311

8.3.3 监测周期与警戒值 316

8.3.4 数据分析 317

8.4 隧道工程施工安全风险管理 320

8.4.1 概述 320

8.4.2 风险辨识 324

8.4.3 风险评价 329

8.4.4 风险控制 337

8.4.5 隧道施工安全风险监控 338

本章小结 345

思考与练习题 345

参考文献 346

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