盾构隧道施工对周边环境影响及灾变控制

前言

1 绪论

1.1 概述

1.2 地下工程的发展

1.3 地下工程引起的环境岩土工程问题

2 盾构隧道施工对周边环境影响的基本理论

2.1 盾构隧道近距离施工问题

2.2 地层变位理论

2.3 盾构隧道施工对地表影响的理论研究

2.4 盾构隧道施工对浅基础影响的理论研究

2.5 盾构隧道施工对桩基础影响的理论基础

2.6 盾构隧道施工对地下管线影响的理论基础

3 盾构始发与接收端头加固技术研究

3.1 盾构始发与接收作业

3.2 盾构隧道端头加固方式的综合比较

3.3 加固土体稳定性研究

3.4 软土地区盾构隧道端头有富含水层时加固范围的确定

3.5 不同地层和周边环境条件下端头加固方式的总结

4 盾构隧道施工数值分析理论及方法

4.1 盾构隧道施工三维非线性有限元模拟方法

4.2 MIDAS/GTS岩土与隧道结构有限元分析软件

4.3 Plaxis3DTunnel三维隧道分析软件

5 盾构隧道施工对周围土体变形的影响研究

5.1 工程概况

5.2 现场实测分析研究

5.3 盾构推进对周围土体变形的影响规律数值分析

5.4 本章小结

6 盾构隧道施工对浅基础的影响研究

6.1 盾构隧道施工地表变形对浅基础的危害

6.2 盾构开挖对邻近建筑物影响的预测

6.3 现场实测分析研究

6.4 盾构隧道施工对浅基础影响的数值模拟分析

6.5 本章小结

7 盾构隧道施工对桩基础的影响研究

7.1 数值分析与离心机试验验证

7.2 盾构隧道施工对单桩工作性状的影响分析

7.3 盾构隧道施工对单桩工作性状的单因素影响分析

7.4 盾构隧道施工对群桩的影响分析

7.5 本章小结

8 盾构隧道施工对纬七路高架桥桩基的影响研究

8.1 工程概况

8.2 盾构隧道施工对高架桥桩基的影响分析

8.3 盾构推进影响因素敏感性分析

8.4 本章小结

9 盾构隧道施工对地下管线的影响研究

9.1 盾构隧道施工对地下管线影响的数值模拟分析

9.2 刚性接口地下管线性状的影响因素分析

9.3 本章小结

10 地下工程环境灾变与控制技术

10.1 地下工程中的环境岩土工程问题

10.2 盾构隧道施工引起周围环境灾变的控制技术

参考文献 2100433B

本书以南京、苏州城市轨道交通盾构掘进施工过程中遇到的土工环境问题为背景，以软弱土层或复合地层、盾构隧道、桩基、浅基、管线等为研究对象，采用理论研究、实测分析、室内试验和数值仿真相结合的研究方法，全面阐述了盾构施工对周边复杂环境(软弱地层、浅埋、建筑构筑物密集)的影响规律和邻接施工灾变控制技术。全书共分十章，包括地下工程的发展和环境岩土问题，盾构隧道施工对周边环境影响的基本理论，盾构始发与接收端头加固技术研究，盾构隧道施工数值理论及方法，盾构隧道施工对周围土体变形、浅基础、桩基础、纬七路高架桥桩基及地下管线的影响研究，地下工程环境灾变与控制技术。

本书可供城市轨道交通盾构法隧道工程施工、科研、设计与建设管理技术人员参考，亦可作为高等院校教师、研究生学习参考。

本书是一部关于静压桩施工环境问题的著作。全书共分8章，首先，在介绍静压桩施工挤土机理的基础上，系统分析了静压桩与土体接触面的滑动摩擦特性，静压桩施工的挤土效应及其对周围工程环境的影响；然后，介绍静压桩施工挤土效应的灾变控制技术，并基于灾变控制的设计思想，提出一种新型桩基——预制自排水桩，并分析该桩的抗挤土效应；最后，针对现有国家规范不足，为从源头上避免或减少挤土效应，介绍静压桩的设计。书中提供的丰富数据可用于相似工程，具有较高的实用价值。

《盾构隧道结构设计及施工对环境的影响》以著者在复杂环境条件下地下铁道区间盾构隧道及越江盾构隧道的结构设计和施工对环境的影响方面的研究成果为主要内容。盾构隧道结构设计研究方面的内容包含：管片接头力学行为，衬砌结构设计，拼装方式对衬砌结构的影响；盾构隧道施工对环境的影响问题研究内容包含：盾构隧道施工对环境影响的一般问题，平行盾构隧道、交叠盾构隧道及正交盾构隧道施工对环境的影响。

目录

第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 静压桩施工机械 3

1.2.1 静力压桩机的分类 3

1.2.2 静力压桩机的构造 5

1.2.3 典型静力压桩机介绍 7

1.2.4 静力压桩机的选择 10

1.3 静压桩施工工艺 12

1.3.1 施工流程 12

1.3.2 施工常见问题 14

1.3.3 《建筑桩基技术规范》规定 16

1.4 静压桩施工引起挤土效应的工程案例 18

1.5 静压桩施工对周围环境影响的研究 20

第2章 静压桩施工的挤土机理分析 24

2.1 静压桩沉桩机理综述 24

2.1.1 黏性土中的静压沉桩特性 25

2.1.2 砂土中的静压沉桩特性 27

2.2 静压桩施工挤土效应分析方法 28

2.2.1 圆孔扩张法 28

2.2.2 应变路径法 29

2.2.3 有限单元法 30

2.2.4 滑移线理论 32

2.3 静压桩挤土问题的弹塑性分析 32

2.3.1 基本假定与基本方程 33

2.3.2 挤土问题的弹性解 34

2.3.3 挤土问题的弹塑性解 35

2.3.4 桩周土体超静孔隙水压力的计算 40

第3章 静压桩与土体接触面的滑动摩擦试验研究 42

3.1 研究概要 42

3.2 试验方法 44

3.2.1 试验土样的制备 44

3.2.2 试验仪器的改进 45

3.2.3 试验工况及方法 45

3.3 试验结果 46

3.4 影响因素分析 49

3.4.1 最大摩阻力与法向应力的关系曲线 49

3.4.2 摩阻力变化幅值与法向应力的关系分析 50

3.4.3 沥青涂层对摩擦性能的影响分析 51

3.4.4 时效性对摩擦性能的影响分析 52

3.5 本章小结 53

第4章 静压桩施工的挤土效应研究 54

4.1 挤土效应的试验研究 54

4.1.1 模型试验设计 54

4.1.2 数据采集 57

4.1.3 试验工况设计 60

4.1.4 试验结果及分析 62

4.2 挤土效应的理论研究 68

4.2.1 小孔扩张理论 68

4.2.2 工程估算公式 70

4.2.3 现场测试的比较与分析 73

4.3 挤土效应的数值模拟 79

4.3.1 数值模拟在静压桩施工中的几个问题 79

4.3.2 均质土场地上静压沉桩过程分析 83

4.3.3 成层土与均质土场地上静压沉桩过程的比较分析 87

4.3.4 静压桩施工过程分析 90

4.3.5 静压桩施工过程对周围环境的影响分析 94

4.4 本章小结 99

第5章 静压桩施工挤土效应对周围环境影响的试验研究 101

5.1 试验目的 101

5.2 静压桩施工对周围地下管线的影响 101

5.2.1 试验方案设计 101

5.2.2 试验结果分析 103

5.2.3 影响因素分析 105

5.3 静压桩施工对周围基坑的影响 107

5.3.1 试验方案设计 107

5.3.2 试验结果及分析 108

5.4 道路约束下静压桩挤土效应分析 110

5.4.1 试验方案设计 110

5.4.2 试验过程分析 112

5.4.3 桩区-道路之间的位移分析 114

5.4.4 道路两侧的最大位移分析 116

5.4.5 道路宽度的影响分析 117

5.5 本章小结 118

第6章 静压桩施工引起挤土效应的灾变控制技术 120

6.1 灾变控制原理 120

6.2 灾变控制方法 121

6.2.1 设计阶段 121

6.2.2 施工前 122

6.2.3 施工期间 126

6.3 监测方案及预警机制 129

6.3.1 土体位移监测 129

6.3.2 孔隙水压力监测 132

6.3.3 周围建筑物监测 132

6.3.4 预警机制 134

第7章 预制自排水桩的抗挤土效应研究 137

7.1 基于灾变控制的设计思想 137

7.2 预制自排水桩的抗挤土机理 138

7.2.1 沉桩时挤土应力计算 138

7.2.2 挤土范围分析 139

7.2.3 挤土破坏原因分析 139

7.2.4 自排水桩沉桩时间间隔的计算思路 140

7.3 预制自排水桩的排水计算及分析 141

7.3.1 计算假定 141

7.3.2 预制自排水桩排水计算 142

7.3.3 固结时间计算 143

7.3.4 计算实例 143

7.4 预制自排水桩的沉桩排水试验研究 145

7.4.1 室内排水试验研究 145

7.4.2 现场排水试验研究 150

7.5 预制自排水桩的承载力试验研究 152

7.5.1 桩身承载力试验研究 152

7.5.2 单桩竖向承载力试验研究 155

7.6 预制自排水桩的沉桩工艺 160

7.7 预制自排水桩的经济性分析 161

7.8 预制自排水桩的可行性分析 162

7.8.1 与国内研究比较 162

7.8.2 技术熟练程度 163

7.8.3 社会经济效益分析 164

7.8.4 创新之处 164

7.8.5 存在问题与改进意见 165

7.9 本章小结 166

第8章 静压桩的设计介绍 167

8.1 目的 167

8.2 设计内容 167

8.3 静压桩设计的规定及释义 174

8.3.1 一般规定 174

8.3.2 静压桩的种类、连接及选用 177

8.3.3 桩基计算 180

参考文献 186

索引 191 2100433B