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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