砂與砂礫地層盾構工程技術

第一篇 砂和砂礫地層地質特性和工程風險分析

第1章 砂和砂礫地層地質特性

1．1 地質歷史成因

1．1．1 河流上游地區(qū)

1．1．2 河流中下游地區(qū)

1．2 工程地質特性

1．2．1 地層的穩(wěn)定性

1．2．2 地層的互層性

1．2．3 地層的可開挖性

1．3 地層判別的標準

1．3．1 按照顆粒粒徑分析的判別標準

1．3．2 [案例]砂礫層顆粒分析（成都）

1．3．3 其他判別指標

1．4 小結

第2章 砂和砂礫地層盾構工程風險綜述

2．1 砂礫地層地表沉降的風險

2．2 盾構機設備的風險

2．2．1 刀具的磨損

2．2．2 刀盤的磨損

2．2．3 螺旋輸送機的磨損

2．2．4 泥水盾構循環(huán)系統(tǒng)的磨損

2．2．5 小結和導讀

2．3 盾構掘進施工的風險

2．3．1 盾構推力扭矩超過機械極限值

2．3．2 換刀困難

2．3．3 粉細砂層盾構密封失效

2．3．4 泥水盾構泥水壓力波動風險

2．3．5 粉細砂層中的成型隧道漂移

2．3．6 小結和導讀

2．4 附屬工程的風險

2．4．1 盾構始發(fā)和到達風險

2．4．2 盾構聯絡通道塌陷風險

2．4．3 小結和導讀

第3章 地層沉降規(guī)律研究

3．1 盾構對周邊地層擾動機理

3．2 短期沉降機理

3．2．1 地面隆沉的橫向沉陷槽和影響范圍

3．2．2 地面建筑沉降

3．2．3 地下管線沉降

3．2．4 深層土體水平位移

3．2．5 [案例]中粗砂層的地層沉降（佛山）

3．3 長期滯后沉降機理

3．3．1 砂礫地層特點

3．3．2 盾構掘進擾動地層的縫隙原理（GAP原理）

3．3．3 盾構選型和注漿控制的原因

3．3．4 長期滯后沉降引發(fā)坍塌過程

3．4 小結

第二篇 盾構機選型及改造維修

第4章 泥水盾構與土壓盾構的比選

4．1 經典的選型理論

4．1．1 根據土層的滲透系數選擇

4．1．2 根據巖土顆粒分析選擇

4．2 實踐的比較

4．2．1 成都盾構工程對比

4．2．2 沈陽盾構工程對比

4．2．3 成都與沈陽的對比分析

4．3 敞開式盾構適應性分析

4．4 小結

第5章 渣土改良劑原理與配套設備

5．1 渣土改良劑原理和分類

5．1．1 膨潤土

5．1．2 泡沫

5．1．3 高分子聚合物

5．2 渣土改良劑注入設備

5．2．1 膨潤土注入設備

5．2．2 泡沫注入設備

5．2．3 聚合物注射設備

5．2．4 注人口的設計

第6章 土壓盾構選型和改造維修

6．1 刀盤的選型

6．1．1 刀盤開口率

6．1．2 刀盤剖面形狀和厚度

6．1．3 刀盤參數

6．2 刀具的配置

6．2．1 滾刀體系的破巖機理和選型

6．2．2 切削刀體系的破巖機理和選型

6．2．3 滾刀與切削刀系的實踐效果比較

6．2．4 鏟刀選型

6．2．5 刀具體系選型

6．3 砂礫層中刀盤和刀具磨損情況對比

6．3．1 刀具的檢查和維修

6．3．2 [案例]面板式（開口率22%）刀盤的磨損和維修（北京）

6．3．3 [案例]面板式（開口率26%）刀盤的磨損和維修（成都）

6．3．4 [案例]輻條式（開口率63%）刀盤的磨損和維修（沈陽）

6．4 螺旋機選型和維修

6．4．1 富水粉細砂層

6．4．2 砂礫地層

6．4．3 [案例]砂礫地層螺旋機選型和維修（成都）

6．5 氣壓設備選型

6．5．1 MAss控制器的構成

6．5．2 MAss控制器的動作原理

第7章 泥水盾構選型和改造維修

7．1 刀盤選型和維修

7．1．1 泥水盾構刀盤維修

7．1．2 [案例]刀盤局部解體和修復（廣州）

7．2 碎石機選型和維修

7．2．1 碎石機的結構組成

7．2．2 碎石機的工作原理

7．2．3 碎石機故障及處理

7．2．4 [案例]砂礫地層碎石機維修改造（成都）

7．3 泥水平衡系統(tǒng)建立壓力模式選型

7．3．1 日本式泥水壓力模式

7．3．2 歐洲式泥水壓力模式

7．4 泥漿輸送系統(tǒng)理論參數設計

7．4．1 泥漿輸送系統(tǒng)流量計算

7．4．2 泥漿輸送系統(tǒng)流量選擇

7．5 泥水循環(huán)系統(tǒng)功能選型

7．5．1 逆循環(huán)功能

7．5．2 土倉沖刷功能

7．5．3 土倉內輔助小循環(huán)功能

7．6 泥水循環(huán)系統(tǒng)設備選型

第三篇 施工掘進技術

第8章 盾構掘進輔助技術

8．1 添加渣土改良劑技術

8．2 襯背注漿技術

8．2．1 注漿目的

8．2．2 注漿裝置分類

8．2．3 注漿液的選擇

8．2．4 注漿參數

8．2．5 施工中常見問題

8．2．6 注漿控制

8．3 施工階段盾構隧道漂移控制技術

8．3．1 原因分析及對策

8．3．2 小結

8．3．3 [案例]富水粉細砂層隧道上?。暇?

第9章 土壓盾構掘進技術

9．1 富水粉細砂層掘進技術

9．1．1 掘進控制

9．1．2 [案例]穿越大直徑污水管（杭州）

9．1．3 [案例]穿越淺基礎建筑群（南京）

9．2 復合地層砂層掘進技術

9．2．1 掘進控制

9．2．2 渣土改良

9．2．3 沉降控制

9．3 [案例]砂礫地層掘進技術（沈陽）

9．3．1 掘進控制

9．3．2 小結

第10章 泥水盾構掘進技術

10．1 泥漿性能指標

10．1．1 泥膜作用機理

10．1．2 泥漿基本性能要求

10．1．3 可滲比及其與泥膜的關系

10．1．4 泥漿配料

10．1．5 [案例]富水砂卵石地層泥漿配比（成都）

10．2 循環(huán)系統(tǒng)運行及故障排除

10．2．1 [案例]P2．1 泵進口負壓處理（廣州）

10．2．2 [案例]氣壓倉高壓氣體直接進入泥水倉導致塌方（廣州）

10．3 穿越水體施工技術

10．3．1 風險分析

10．3．2 控制風險對策

10．3．3 [案例]穿越三枝香水道塌方的處置（廣州）

第11章 進倉技術

11．1 風險分析

11．1．1 風險因素分析

11．1．2 定性風險分析

11．2 進倉作業(yè)的輔助工法技術

11．2．1 盾殼外部止水

11．2．2 倉內超前地層加固

11．2．3 施作泥膜

11．3 壓氣進倉

11．3．1 準備工作

11．3．2 作業(yè)環(huán)境要求

11．3．3 作業(yè)操作

11．4 地面應急加固進倉

11．4．1 [案例]江邊河堤下應急加固（廣州）

11．4．2 [案例]鋼板樁和降水井共同應急加固（廣州）

第四篇 附屬工程和特殊工法技術

第12章 端頭加固與盾構始發(fā)到達技術

12．1 理論分析與傳統(tǒng)加固方法

12．1．1 端頭加固土體的穩(wěn)定驗算

12．1．2 封堵加固體間隙

12．1．3 破洞門前檢測

12．1．4 封堵盾殼外間隙

12．1．5 [案例]攪拌樁 旋噴樁包圍法加固（廣州）

12．2 可切削混凝土加固技術

12．2．1 玻璃纖維（GFRP）筋

12．2．2 竹片筋混凝土樁加固

12．3 平衡法盾構始發(fā)到達

12．3．1 [案例]水土中盾構到達（廣州）

12．3．2 [案例]密閉鋼筋混凝土箱體始發(fā)盾構（廣州）

12．3．3 [案例]密閉鋼套筒接收盾構技術（廣州）

第13章 特殊工法技術

13．1 盾構穿越淺覆土水域蓋板加固技術

13．1．1 風險分析

13．1．2 水底盾構隧道最小覆土厚度分析

13．1．3 河底成型隧道抗浮控制

13．1．4 盾構穿越河底淺覆土可采取的技術措施

13．1．5 小結

13．1．6 [實例]抗浮結構和注漿聯合加固（南京）

13．2 盾構穿越鐵路扣軌加固技術

13．3 凍結法修筑聯絡通道技術

13．4 [案例]明挖法修復超限盾構管片隧道結構（佛山）

13．4．1 工程概況

13．4．2 端頭加固封堵

13．4．3 凍土帷幕發(fā)展推算

13．4．4 管片后凍結凍脹壓力監(jiān)測分析

13．4．5 凍結效果探孔檢查

13．4．6 小結

13．5 盾構機采用水土平衡法通過中風井技術

13．5．1 與傳統(tǒng)加固方案比較

13．5．2 平衡法過中間風井方案

13．5．3 小結

參考文獻

砂和砂礫地層的特性不盡相同，其風險點也不一樣。砂礫地層中，主要風險是盾構設備的過度磨損；富水粉細砂層中，主要風險是涌水涌砂（包括始發(fā)到達端頭和聯絡通道），這一特點展開，以地質特點分析和地質風險判別為開篇，按照“盾構選型、設備維修、輔助工法、掘進技術、附屬工程”為主線論述應對砂和砂礫地層工程風險的措施。著重分析了大開口率盾構、渣土改良劑、松動土壓力、水土平衡始發(fā)到達等技術，在論述中力求資料翔實，借用國內各大盾構工程的25個典型案例進行引證?！渡芭c砂礫地層盾構工程技術》可供盾構工程技術人員參考。

內容介紹

《砂卵石地層條件下盾構掘進機理與實踐》以成都地鐵1號線為工程案例，系統(tǒng)研究砂卵石地層地質力學特性、盾構選型、掘進參數及其盾構掘進性能的影響因素。根據國內外研究現狀，對當前隧道掘進機進行了科學分類。結合現場及室內試驗分析了該類地層的力學不穩(wěn)定特性，探討了導致盾構掘進性能低下的主要原因。同時，介紹了專為該類地層開發(fā)的數據模型生成系統(tǒng)，進行了卵石空間形態(tài)對力學性能影響的深入探討。并推導該類地層力學特性的理論計算模型，通過數值方法進行了驗證。

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揚程范圍：5-80m 4： 泵出口尺寸（英寸）

D: 砂礫泵托架形式

砂礫石是一種顆粒狀、無粘性材料。

國內公路建設中,對天然砂礫石或級配砂礫石采用的通常做法是:將砂礫石按一定的級配組成,然后摻加少量的粘結料(如水泥或二灰),以此組成的混合料作為道路基層,以天然砂礫石作為道路的底基層。

在道路工程應用中,砂礫石材料分布廣,單個顆粒的強度大。

由于砂礫石缺乏粘性,容易產生水破壞、滲透破壞、冰凍破壞、松散破壞現象。為此,在實驗基礎上結合砂礫石混合料水破壞的因素、水破壞的機理以及冰凍破壞的機理,分析了砂礫石混合料結構滲透破壞的特征及其影響因素,針對砂礫石混合料容易出現松散破壞的情況,提出了解決松散破壞的對策。認為合理的級配有助于保證混合料的冰、水穩(wěn)定性。破碎后的砂礫石能增強混合料中顆粒間的相互嵌擠和鎖結作用。因此天然砂礫石、破碎后的砂礫石組成的混合料,其性能要優(yōu)于天然砂礫石混合料。2100433B