大直徑水下盾構(gòu)隧道施工技術(shù)

錢七虎，現(xiàn)任軍委科技委顧問、解放軍陸軍工程大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，2018年度國家zuigao科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)得主。長期從事防護(hù)工程及地下工程的教學(xué)與科研工作，解決了孔口防護(hù)等多項(xiàng)難點(diǎn)的計(jì)算與設(shè)計(jì)問題，率先將運(yùn)籌學(xué)和系統(tǒng)工程方法運(yùn)用于防護(hù)工程領(lǐng)域。

主持完成了《21世紀(jì)中國城市地下空間發(fā)展戰(zhàn)略及對策》《我國重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)防護(hù)措施及對策》等多項(xiàng)國家咨詢課題；作為首席科學(xué)家主持完成了國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目《深部巖石力學(xué)基礎(chǔ)研究與應(yīng)用》研究。

陳健，教授級高工，中國海洋大學(xué)在讀博士。中鐵十四局集團(tuán)副總工程師、首席專家，國內(nèi)知名大盾構(gòu)專家，主要從事大盾構(gòu)越江隧道項(xiàng)目技術(shù)管理及科研攻關(guān)工作。獲“中國土木工程詹天佑創(chuàng)新集體”“茅以升鐵道工程師”“山東省優(yōu)秀發(fā)明人”“江蘇省十大職工操作法”“山東省優(yōu)秀青年知識分子”等榮譽(yù)稱號。成功完成了南京長江隧道、揚(yáng)州瘦西湖隧道、武漢地鐵8號線越江隧道等大型水下隧道工程建設(shè)，主持研發(fā)的科技成果多項(xiàng)達(dá)到國際先進(jìn)、國內(nèi)領(lǐng)先水平。獲得省部級科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)6項(xiàng)，二等獎(jiǎng)2項(xiàng)；獲國家工法1項(xiàng)，省部級工法5項(xiàng)；授權(quán)國家專利23項(xiàng)；出版專著1部；發(fā)表核心及以上科技論文14篇。

閔凡路，博士，河海大學(xué)副教授、碩士生導(dǎo)師，香港科技大學(xué)訪問學(xué)者，入選河海大學(xué)“大禹學(xué)者”計(jì)劃。主要從事水下盾構(gòu)隧道、城市地鐵等方面的科研與教學(xué)工作。主持國家自然科學(xué)基金2項(xiàng)、國家973計(jì)劃項(xiàng)目子課題等縱向課題5項(xiàng)，主持或參與南京長江隧道、南京緯三路過江隧道、揚(yáng)州瘦西湖隧道、南水北調(diào)中線穿黃隧道、武漢過江地鐵等10余項(xiàng)大直徑水下盾構(gòu)隧道及城市地鐵的科技創(chuàng)新工作。獲得省部級科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)；授權(quán)發(fā)明專利16項(xiàng)；出版專著1部；發(fā)表論文60余篇，其中SCI/EI論文30篇。

王守慧，教授級高工。青島地鐵集團(tuán)有限公司副總經(jīng)理，地下與隧道工程技術(shù)專家。主要從事山嶺隧道、地鐵隧道、大直徑越江隧道等技術(shù)管理和研發(fā)工作。獲“鐵路施工企業(yè)優(yōu)秀項(xiàng)目經(jīng)理”、“全國建筑施工優(yōu)秀項(xiàng)目經(jīng)理”、國資委“中央企業(yè)勞動(dòng)模范”、江蘇省“五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)隆钡葮s譽(yù)稱號。主持或參與了京九線岐嶺隧道、南京鼓樓地下隧道、長白公路板石嶺隧道、南京長江隧道等重大工程項(xiàng)目建設(shè)，多項(xiàng)科研成果達(dá)到國際先進(jìn)、國內(nèi)領(lǐng)先水平。獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)5項(xiàng)，省部級科技進(jìn)步二、三等獎(jiǎng)各1項(xiàng)；出版專著1部；發(fā)表科技論文10余篇。2100433B

《大直徑水下盾構(gòu)隧道施工技術(shù)》系統(tǒng)介紹了水下大型泥水盾構(gòu)穿越復(fù)合地層施工新技術(shù)，并明確了技術(shù)原理、適用范圍和技術(shù)要點(diǎn)，主要包括水下盾構(gòu)隧道施工中盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)技術(shù)、穿越堤防等構(gòu)筑物技術(shù)、復(fù)合砂卵石地層泥漿配制及成膜技術(shù)、穿越江中沖槽技術(shù)、盾構(gòu)停機(jī)開艙技術(shù)及尾盾防護(hù)技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)，最后結(jié)合典型工程實(shí)例中的技術(shù)應(yīng)用，形成水下盾構(gòu)隧道施工技術(shù)體系。

《大直徑水下盾構(gòu)隧道施工技術(shù)》以技術(shù)調(diào)研和理論分析為基礎(chǔ)，并給出了典型的工程應(yīng)用實(shí)例，深入淺出地展示了水下盾構(gòu)隧道施工技術(shù)，既可以使工程一線的施工人員更好理解該技術(shù)，又對盾構(gòu)隧道工程的設(shè)計(jì)、施工和管理具有較大的借鑒價(jià)值，可供工程技術(shù)人員、科研人員以及高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考。

《高速鐵路特長水下盾構(gòu)隧道施工技術(shù)》以廣深港高速鐵路獅子洋水下隧道工程施工技術(shù)為基礎(chǔ)，以大量工程建設(shè)中的數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)為依托，全面客觀地對高速鐵路特長水下盾構(gòu)隧道施工技術(shù)進(jìn)行分析、總結(jié)和提升，提出一些理念與原則，對今后我國跨江越海長大隧道工程建設(shè)具有一定的指導(dǎo)意義。

《高速鐵路特長水下盾構(gòu)隧道施工技術(shù)》共分9章，主要內(nèi)容有：獅子洋水下隧道工程地質(zhì)特點(diǎn)及盾構(gòu)選型、大直徑泥水盾構(gòu)及設(shè)備配套、現(xiàn)場組裝與始發(fā)、水下盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)力學(xué)特征分析、施工期管片上浮及控制、盾構(gòu)掘進(jìn)引起地層變形與控制技術(shù)、高磨耗性地層盾構(gòu)刀具比選與減壓限排換刀技術(shù)和泥水盾構(gòu)掘進(jìn)控制與對接技術(shù)。

《高速鐵路特長水下盾構(gòu)隧道施工技術(shù)》可供隧道及地下工程修建中的設(shè)計(jì)、施工、科研等技術(shù)人員及廣大師生使用和學(xué)習(xí)。

本專著針對于目前國內(nèi)外大直徑盾構(gòu)隧道工程建設(shè)及研究中存在的不足，介紹大直徑盾構(gòu)的進(jìn)展情況并對大直徑盾構(gòu)進(jìn)行充分定義，重點(diǎn)對大直徑盾構(gòu)選型、大直徑盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)及防水設(shè)計(jì)、大直徑盾構(gòu)隧道施工關(guān)鍵技術(shù)、大直徑盾構(gòu)隧道信息化施工及安全管控等方面開展深入、系統(tǒng)研究，研究內(nèi)容可為后期大直徑盾構(gòu)隧道工程設(shè)計(jì)及施工提供參考。

第1篇綜合概述篇

第1章大直徑盾構(gòu)技術(shù)進(jìn)展概況

1.1大直徑盾構(gòu)的定義

1.1.1縱向加固范圍尺寸效應(yīng)分析

1.1.2應(yīng)力尺寸效應(yīng)分析

1.2大直徑盾構(gòu)的發(fā)展歷史、技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向

1.2.1大直徑盾構(gòu)技術(shù)的發(fā)展歷史

1.2.2大直徑盾構(gòu)隧道的技術(shù)現(xiàn)狀

1.2.3大直徑盾構(gòu)隧道的發(fā)展方向

1.3我國大直徑盾構(gòu)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及典型大直徑盾構(gòu)隧道工程概況

1.3.1我國大直徑盾構(gòu)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.3.2我國典型大直徑盾構(gòu)隧道工程概況

第2篇設(shè)備選型設(shè)計(jì)篇

第2章大直徑盾構(gòu)選型總體原則

2.1概述

2.2大直徑盾構(gòu)選型的原則及依據(jù)

2.2.1大直徑盾構(gòu)選型的原則

2.2.2大直徑盾構(gòu)選型的依據(jù)

2.3大直徑盾構(gòu)選型的步驟及方法

2.3.1大直徑盾構(gòu)選型的步驟

2.3.2大直徑盾構(gòu)選型的方法

2.4大直徑盾構(gòu)選型的特殊要求

2.5大直徑盾構(gòu)形式的選擇

2.5.1泥水平衡盾構(gòu)

2.5.2土壓平衡盾構(gòu)

2.5.3復(fù)合式盾構(gòu)

第3章大直徑盾構(gòu)的專項(xiàng)選型設(shè)計(jì)技術(shù)

3.1概述

3.2螺旋輸送機(jī)的選型設(shè)計(jì)技術(shù)

3.2.1螺旋輸送機(jī)的作用

3.2.2螺旋輸送機(jī)的類型

3.2.3螺旋輸送機(jī)的防噴涌設(shè)計(jì)

3.2.4螺旋輸送機(jī)的影響參數(shù)

3.2.5螺旋輸送機(jī)相關(guān)參數(shù)的確定

3.3泥水處理系統(tǒng)的選型設(shè)計(jì)

3.3.1泥水處理系統(tǒng)的構(gòu)成

3.3.2泥水處理系統(tǒng)的發(fā)展 ...

3.3.3泥水處理系統(tǒng)的選擇

3.4刀盤結(jié)構(gòu)形式的選型設(shè)計(jì)

3.4.1盾構(gòu)刀盤的主要功能

3.4.2刀盤類型的選擇

3.4.3刀盤驅(qū)動(dòng)方式的選擇

3.4.4刀盤支承方式的選擇

3.4.5刀具更換技術(shù)

3.5主軸承及密封的選型設(shè)計(jì)

3.5.1主軸承結(jié)構(gòu)

3.5.2主軸承密封

3.5.3人閘

3.6土體改良系統(tǒng)的選型設(shè)計(jì)

3.6.1土體改良的目的及要求

3.6.2土體改良系統(tǒng)

3.6.3土體改良系統(tǒng)硬件的選型

3.7相關(guān)輔助設(shè)施的選型設(shè)計(jì)

3.7.1運(yùn)輸設(shè)備

3.7.2砂漿站

3.7.3通風(fēng)設(shè)備

3.8主要性能參數(shù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算

3.8.1盾構(gòu)外徑

3.8.2刀盤開挖直徑

3.8.3盾殼長度

3.8.4盾構(gòu)質(zhì)量

3.8.5盾構(gòu)推力

3.8.6刀盤轉(zhuǎn)矩

3.8.7推進(jìn)系統(tǒng)效率

3.9國內(nèi)典型大直徑盾構(gòu)工程選型案例分析

3.9.1北京地鐵14號線大直徑土壓平衡盾構(gòu)

3.9.2天津地下直徑線大直徑泥水平衡盾構(gòu)

3.9.3南京長江隧道大直徑泥水平衡盾構(gòu)

3.9.4武漢長江隧道大直徑泥水平衡盾構(gòu)

3.9.5廣深港鐵路獅子洋隧道大直徑泥水平衡盾構(gòu)

3.9.6杭州望江隧道大直徑盾構(gòu)泥水平衡盾構(gòu)

第4章大直徑復(fù)合式盾構(gòu)選型概述

4.1概述

4.1.1復(fù)合地層

4.1.2應(yīng)對復(fù)合地層的傳統(tǒng)方法

4.1.3大直徑復(fù)合式盾構(gòu)的技術(shù)現(xiàn)狀

4.2大直徑復(fù)合式盾構(gòu)的特點(diǎn)

4.3大直徑復(fù)合式盾構(gòu)的施工技術(shù)要點(diǎn)

4.3.1施工總平面布置

4.3.2轉(zhuǎn)換地點(diǎn)選擇

4.3.3隧道內(nèi)的超前地質(zhì)調(diào)查

4.3.4隧道前方的超前地層加固

4.4盾構(gòu)模式轉(zhuǎn)化

4.4.1泥水轉(zhuǎn)土壓模式

4.4.2土壓轉(zhuǎn)泥水模式

4.5工程實(shí)例

4.5.1美國邁阿密港口隧道

4.5.2馬來西亞吉隆坡KV地鐵

第3篇結(jié)構(gòu)及防水設(shè)計(jì)篇

第5章大直徑盾構(gòu)隧道襯砌構(gòu)造及設(shè)計(jì)

5.1概述

5.2大直徑盾構(gòu)隧道襯砌的種類及功能

5.2.1一次襯砌的種類及使用狀況

5.2.2二次襯砌的功能及使用狀況

5.3大直徑盾構(gòu)隧道襯砌環(huán)的布置

5.4大直徑盾構(gòu)襯砌構(gòu)造設(shè)計(jì)

5.4.1管片的分塊方式

5.4.2管片的厚度設(shè)置

5.4.3管片的環(huán)寬設(shè)置

5.4.4管片的拼裝方式

5.5大直徑盾構(gòu)襯砌接縫設(shè)計(jì)

5.5.1接縫形式

5.5.2接縫的連接方式

5.5.3榫槽的設(shè)置

5.5.4傳力襯墊的設(shè)置

5.6大直徑盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5.6.1結(jié)構(gòu)計(jì)算方法的選取

5.6.2單元選擇與材料特性

5.6.3模型建立

5.6.4結(jié)果分析

5.6.5大直徑盾構(gòu)開挖間隙的模擬

第6章大直徑盾構(gòu)隧道防水設(shè)計(jì)

6.1概述

6.2大直徑盾構(gòu)襯砌防水設(shè)計(jì)原則

6.3大直徑盾構(gòu)襯砌防水標(biāo)準(zhǔn)及要求

6.3.1防水等級與防水標(biāo)準(zhǔn)

6.3.2防水措施要求

6.4管片結(jié)構(gòu)自防水設(shè)計(jì)

6.4.1防護(hù)等級

6.4.2混凝土抗?jié)B等級

6.4.3材料

6.4.4抗?jié)B試驗(yàn)與檢驗(yàn)

6.4.5管片外防水涂層

6.4.6管片的制作精度要求

6.5襯砌結(jié)構(gòu)接縫防水設(shè)計(jì)方案及優(yōu)選

6.5.1接縫密封防水道數(shù)的設(shè)置

6.5.2接縫密封防水材料的選擇

6.5.3接縫密封墊的防水要求

6.5.4接縫密封墊斷面尺寸的必選

6.5.5接縫密封墊斷面構(gòu)造及形式

6.6火災(zāi)條件下襯砌結(jié)構(gòu)接縫(接頭)防水性能要求

6.6.1火災(zāi)條件下管片接頭損傷試驗(yàn)研究

6.6.2火災(zāi)條件下防水橡膠條損傷試驗(yàn)研究

6.6.3火災(zāi)條件下管片襯砌結(jié)構(gòu)防水性能損傷指標(biāo)評價(jià)方法

6.6.4小結(jié)

6.7國內(nèi)典型大直徑盾構(gòu)工程防水案例分析

6.7.1上海長江隧道管片接縫防水密封墊設(shè)計(jì)

6.7.2南京長江隧道工程接縫防水密封墊設(shè)計(jì)

6.7.3廣深港獅子洋隧道工程防水管片設(shè)計(jì)

6.7.4南京地鐵10號線長江隧道防水設(shè)計(jì)

6.7.5武漢地鐵8號線越江盾構(gòu)區(qū)間