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第一篇 总论3

第1章 盾构与我国盾构的发展3

1.1 概述3

1.1.1 盾构的定义3

1.1.2 盾构与TBM的区别3

1.2 盾构的分类4

1.2.1 敞开式盾构4

1.2.2 压缩空气盾构8

1.2.3 土压平衡盾构9

1.2.4 泥水平衡盾构11

1.2.5 双模盾构与混合型盾构17

1.3 复合型掘进机19

1.4 中国盾构技术创新与发展22

1.4.1 中国盾构技术的黎明期22

1.4.2 中国盾构技术的创新期24

1.4.3 中国盾构技术的跨越期29

第2章 盾构法与盾构隧道32

2.1 盾构法概述32

2.1.1 盾构法基本概念32

2.1.2 盾构法施工力学分析32

2.1.3 开挖面稳定力学原理34

2.1.4 盾构法技术特点35

2.1.5 盾构法的优缺点35

2.1.6 盾构法适应范围36

2.2 国内外盾构法发展现状37

2.2.1 国外盾构法发展现状37

2.2.2 中国盾构隧道发展简史39

2.3 盾构工法40

2.3.1 土压平衡盾构工法40

2.3.2 泥水平衡盾构工法40

2.3.3 异形断面盾构工法41

2.4 盾构法施工风险46

2.4.1 盾构法施工事故案例概述46

2.4.2 盾构法施工风险分类47

2.4.3 “三从四得”风险防控理论体系50

2.5 盾构法发展趋势52

第3章 盾构法施工关键技术54

3.1 地质勘察技术54

3.1.1 隧道勘察方法54

3.1.2 隧道勘察手段57

3.2 盾构选型关键技术58

3.2.1 盾构选型原则59

3.2.2 盾构选型步骤59

3.2.3 盾构选型理论与实践59

3.2.4 盾构荷载计算68

3.2.5 主要参数设计70

3.3 盾构施工沉降控制77

3.3.1 盾构掘进土体扰动机制78

3.3.2 地表变形沉降影响因素79

3.3.3 地层位移预测方法81

3.3.4 地表变形沉降控制85

3.3.5 克泥效工法在沉降控制中的应用87

第4章 盾构隧道衬砌设计90

4.1 管片设计90

4.1.1 管片设计方法90

4.1.2 管片设计模型93

4.1.3 管片荷载计算97

4.1.4 管片抗震性论证方法104

4.1.5 盾构管片配筋分析104

4.2 管片接缝防水设计106

4.2.1 密封垫道数选择107

4.2.2 密封垫设计108

4.2.3 密封垫材料选择111

4.3 盾构隧道单双层衬砌问题111

第5章 盾构大数据建设113

5.1 盾构大数据作用及意义113

5.2 盾构大数据建设实践与构想114

5.2.1 盾构大数据采集平台114

5.2.2 隧道工程大数据管理平台115

5.2.3 计算仿真与智能决策平台115

5.2.4 盾构隧道施工协同作业与监控平台116

5.2.5 工程大数据发布平台116

第二篇 盾构装备119

第6章 盾构关键部件及系统119

6.1 刀盘刀具系统119

6.1.1 刀具种类与结构形式119

6.1.2 刀具破岩机理及失效形式123

6.1.3 刀盘的功能128

6.1.4 刀盘类型与结构形式129

6.1.5 刀盘结构设计流程及要点131

6.1.6 关键技术及发展趋势133

6.2 刀盘驱动系统138

6.2.1 驱动系统组成及分类138

6.2.2 驱动系统关键部件141

6.2.3 驱动系统控制原理145

6.2.4 关键技术及发展趋势147

6.3 液压推进系统148

6.3.1 系统功能与组成148

6.3.2 推进系统液压缸设计149

6.3.3 液压推进系统液控原理151

6.3.4 关键技术与发展趋势153

6.4 管片拼装系统154

6.4.1 管片拼装机结构功能154

6.4.2 管片拼装机液控原理155

6.4.3 关键技术及发展趋势158

6.5 姿态控制系统160

6.5.1 导向系统160

6.5.2 控制系统及原理165

6.5.3 姿态控制与调整167

6.5.4 关键技术与发展趋势168

6.6 数据采集监视系统169

6.6.1 系统网络架构169

6.6.2 系统控制方式170

6.6.3 关键技术与发展趋势172

6.7 注浆系统174

6.7.1 系统功能及类型174

6.7.2 注浆系统设计要点177

6.7.3 关键技术及发展趋势178

6.8 渣土改良系统178

6.8.1 系统组成形式179

6.8.2 渣土改良理论181

6.8.3 关键技术与发展趋势183

第7章 后配套及辅助设备185

7.1 后配套设备185

7.1.1 后配套设备介绍185

7.1.2 后配套设备选用186

7.2 施工辅助设备188

7.2.1 轨道运输设备189

7.2.2 后配套通风与隧道通风设备189

7.2.3 冷却系统及污水处理设备192

第8章 远程信息化管理系统196

8.1 远程信息化管理系统体系架构196

8.2 远程信息化管理系统支撑平台197

8.2.1 支撑平台体系结构198

8.2.2 支撑平台关键技术199

8.3 远程信息化管理系统基础平台200

8.3.1 盾构时空对象子系统201

8.3.2 信息化应用运行环境201

8.3.3 基础平台关键技术203

8.4 盾构智能感知与远程监控子系统203

8.4.1 智能感知网络基础架构204

8.4.2 盾构远程监控系统205

8.4.3 关键技术与发展趋势206

8.5 盾构仿真与虚拟现实子系统207

8.5.1 系统功能模块207

8.5.2 关键技术与发展趋势208

8.6 盾构业务管理子系统209

8.6.1 系统功能模块209

8.6.2 关键技术与发展趋势209

8.7 盾构智能决策支持子系统211

8.7.1 系统功能模块211

8.7.2 关键技术与发展趋势212

第9章 盾构制造与组装214

9.1 盾构制造214

9.1.1 刀盘制造214

9.1.2 切口环制作217

9.1.3 支撑环制作工艺219

9.1.4 盾尾制作220

9.1.5 螺旋输送机制作222

9.1.6 主驱动箱体及环件制造223

9.1.7 管片安装机加工工艺224

9.2 组装及调试225

9.2.1 场地布置225

9.2.2 风、水、电供应方案226

9.2.3 组装资源226

9.2.4 组装培训226

9.2.5 组装步骤227

9.2.6 出厂调试228

9.2.7 出厂检验、拆卸、包装及运输228

第10章 盾构再制造231

10.1 盾构再制造的概念231

10.1.1 盾构再制造与维修的区别231

10.1.2 盾构再制造一般要求232

10.1.3 盾构再制造原则232

10.1.4 盾构再制造目标232

10.2 盾构再制造技术233

10.2.1 刀盘、刀具233

10.2.2 主驱动单元233

10.2.3 盾体及后配套拖车234

10.2.4 液压系统234

10.2.5 电气系统234

10.2.6 其他部件235

10.3 盾构再制造标准235

10.3.1 性能检测及再制造性评估235

10.3.2 再制造总体方案制订235

10.3.3 再制造设计235

10.3.4 拆解与清理235

10.3.5 零部件再制造加工236

10.3.6 涂装236

10.3.7 组装与调试237

10.3.8 验收237

10.3.9 主机及主要部件要求237

10.3.10 后配套设备及辅助系统239

10.3.11 安全环保要求242

10.3.12 验收方法242

10.3.13 随行文件242

10.3.14 标志242

10.4 盾构再制造应用243

10.4.1 再制造前存在的问题243

10.4.2 再制造244

10.5 盾构再制造展望246

第三篇 盾构施工249

第11章 现场组装、调试与拆机249

11.1 盾构组装249

11.1.1 基座安装与测量249

11.1.2 盾构组装250

11.2 盾构调试255

11.2.1 空载调试255

11.2.2 重载调试256

11.3 盾构拆卸256

11.3.1 吊耳及顶推支座的焊接256

11.3.2 管线的拆除256

11.3.3 主机与设备桥分离257

11.3.4 后配套电气系统拆除257

11.3.5 刀盘拆卸并吊出257

11.3.6 主机前移257

11.3.7 螺旋输送机拆卸258

11.3.8 盾尾拆除258

11.3.9 管片安装机的拆除258

11.3.10 管片安装机轨道梁的拆除258

11.3.11 主机后移并分离258

11.3.12 中体吊出258

11.3.13 前体吊出258

11.3.14 接收架上铺设钢轨并延伸258

11.3.15 螺旋输送机的吊出258

11.3.16 设备桥吊出258

11.3.17 后配套拖车的吊出259

第12章 盾构始发、接收与调头260

12.1 始发、接收的土工问题与技术要点260

12.1.1 盾构始发与接收的土工问题260

12.1.2 盾构始发与接收的技术要点261

12.2 端头加固技术263

12.2.1 端头土体失稳破坏理论263

12.2.2 端头加固理论模型270

12.2.3 端头加固方法272

12.2.4 端头加固范围274

12.2.5 端头加固效果检测275

12.3 钢套筒始发及接收276

12.4 地中对接与洞内解体279

12.4.1 地中对接技术分类279

12.4.2 地中对接和洞内拆机283

12.5 盾构调头287

12.5.1 调头准备287

12.5.2 主机调头288

12.5.3 设备桥调头290

12.5.4 后配套调头290

第13章 盾构掘进施工技术292

13.1 盾构掘进参数控制292

13.1.1 土压平衡盾构掘进参数控制292

13.1.2 泥水平衡盾构掘进参数控制296

13.2 不同工况及地层下盾构掘进300

13.2.1 典型工况下盾构掘进300

13.2.2 典型地层中盾构掘进304

第14章 盾构开舱技术与动火作业307

14.1 盾构开舱技术分类307

14.2 盾构进舱难点与风险308

14.3 土压盾构开舱技术309

14.3.1 常压换刀作业309

14.3.2 带压换刀作业311

14.4 泥水盾构开舱技术315

14.4.1 高水压常压换刀作业315

14.4.2 带压进舱作业方式318

14.4.3 带压换刀作业要点320

14.4.4 泥水盾构带压换刀技术321

14.5 盾构开舱动火作业技术325

14.5.1 常压动火作竖井刀盘修复技术325

14.5.2 带压动火刀盘修复技术327

第15章 盾构隧道衬砌施工335

15.1 隧道衬砌结构与构造335

15.1.1 隧道衬砌构成335

15.1.2 一次衬砌335

15.1.3 二次衬砌337

15.1.4 管片构造338

15.2 管片拼装要点340

15.3 管片壁后注浆及防水341

15.3.1 注浆材料选择341

15.3.2 注浆参数控制341

15.3.3 管片防水技术342

第四篇 工程案例347

第16章 软土及砂质地层盾构施工347

16.1 软土及砂质地层地质特点347

16.2 南昌地铁1号线艾溪湖东站—艾溪湖西站盾构区间347

16.2.1 工程概况347

16.2.2 地质水文条件348

16.2.3 施工重难点348

16.2.4 关键施工技术348

16.3 西安地铁2号、3号线盾构法施工隧道区间350

16.3.1 工程概况350

16.3.2 地质水文条件351

16.33 施工重难点351

16.3.4 关键施工技术352

16.4 杭州地铁1号线武林广场站—艮山门站盾构区间358

16.4.1 工程概况358

16.4.2 地质水文条件359

16.4.3 施工重难点359

16.4.4 关键施工技术359

16.5 本章小结361

第17章 砂卵石地层盾构施工363

17.1 砂卵石地层地质特点363

17.2 成都地铁1号线1期4标段盾构工程区间364

17.2.1 工程概况364

17.2.2 地质水文条件364

17.2.3 施工重难点365

17.2.4 关键施工技术366

17.3 北京地铁4号线北路站—北京南站盾构区间374

17.3.1 工程概况374

17.3.2 地质水文条件374

17.3.3 施工重难点374

17.3.4 关键施工技术375

17.4 北京地铁5号线雍和宫站—张自忠路站试验段区间379

17.4.1 工程概况379

17.4.2 地质水文条件380

17.4.3 施工重难点380

17.4.4 关键施工技术380

17.5 本章小结385

第18章 上软下硬复合地层盾构施工386

18.1 上软下硬复合地层地质特点386

18.2 深圳地铁5号线5307标段怡黄区间386

18.2.1 工程概况386

18.2.2 地质水文条件387

18.2.3 施工重难点388

18.2.4 关键施工技术388

18.3 深圳地铁11号线车公庙—红树湾盾构区间397

18.3.1 工程概况397

18.3.2 地质水文条件397

18.3.3 施工重难点398

18.3.4 关键施工技术399

18.4 本章小结404

第19章 全断面岩石地层盾构施工405

19.1 全断面岩石地层地质特点405

19.2 重庆主城排水过江隧道405

19.2.1 工程概况405

19.2.2 地质水文条件405

19.2.3 施工重难点406

19.2.4 关键施工技术406

19.3 重庆轨道交通6号线2期试验段工程416

19.3.1 工程概况416

19.3.2 地质水文条件416

19.3.3 施工重难点417

19.3.4 关键施工技术418

19.4 重庆轨道交通6号线2期工程铜锣山隧道工程422

19.4.1 工程概况422

19.4.2 地质水文条件422

19.4.3 施工重难点423

19.4.4 关键施工技术423

19.5 本章小结426

第20章 大直径泥水盾构施工427

20.1 大直径泥水盾构特点427

20.2 北京铁路地下直径线427

20.2.1 工程概况427

20.2.2 地质水文条件428

20.2.3 施工重难点428

20.2.4 关键施工技术429

20.3 天津铁路地下直径线433

20.3.1 工程概况433

20.3.2 地质水文条件434

20.3.3 施工重难点434

20.3.4 关键施工技术435

20.4 广深港客运专线狮子洋隧道445

20.4.1 工程概况445

20.4.2 地质水文条件445

20.4.3 施工重难点446

20.4.4 关键施工技术446

20.5 武汉长江公路隧道458

20.5.1 工程概况458

20.5.2 地质水文条件458

20.5.3 施工重难点458

20.5.4 关键施工技术459

20.6 南京扬子江隧道460

20.6.1 工程概况460

20.6.2 地质水文条件460

20.6.3 施工重难点461

20.6.4 关键施工技术461

20.7 扬州瘦西湖隧道468

20.7.1 工程概况468

20.7.2 地质水文条件468

20.7.3 施工重难点469

20.7.4 关键施工技术469

20.8 上海长江隧桥工程473

20.8.1 工程概况473

20.8.2 地质水文条件473

20.8.3 施工重难点473

20.8.4 关键施工技术473

20.9 台山核电站海底取水隧洞工程482

20.9.1 工程概况482

20.9.2 地质水文条件482

20.9.3 施工重难点482

20.9.4 关键施工技术484

20.10 本章小节501

第21章 大直径土压平衡盾构施工502

21.1 大直径土压平衡盾构施工特点502

21.2 上海外滩通道工程502

21.2.1 工程概况502

21.2.2 地质水文条件503

21.2.3 施工重难点503

21.2.4 关键施工技术503

21.3 长株潭盾构工程512

21.3.1 工程概况512

21.3.2 地质水文条件513

21.3.3 施工重难点513

21.3.4 关键施工技术513

21.4 北京地铁14号线单洞双线隧道工程517

21.4.1 工程概况517

21.4.2 地质水文条件517

21.4.3 施工重难点517

21.4.4 关键施工技术517

21.5 珠三角城际铁路穗莞深3标盾构工程521

21.5.1 工程概况521

21.5.2 地质水文条件521

21.5.3 施工重难点522

21.5.4 关键施工技术522

21.6 本章小结525

参考文献526