目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 盾構(gòu)的起源及發(fā)展 1
1.2 盾構(gòu)技術(shù)在我國的應(yīng)用 5
1.3 盾構(gòu)切削大直徑鋼筋混凝土樁問題的提出 6
參考文獻 7
第2章 盾構(gòu)切樁工程案例 8
2.1 盾構(gòu)切樁工程案例調(diào)研 8
2.2 盾構(gòu)切樁工程詳例介紹 11
2.2.1 沈陽地鐵1號線盾構(gòu)切削橋梁樁基 11
2.2.2 上海軌道交通7號線盾構(gòu)切削工業(yè)廠房樁基 12
2.2.3 上海軌道交通10號線盾構(gòu)切削簡支梁橋樁基 14
2.2.4 天津地鐵9號線盾構(gòu)被動切削房屋樁基 16
2.2.5 上海軌道交通9號線盾構(gòu)切削簡支梁橋樁基 17
2.2.6 廣州地鐵3號線盾構(gòu)切削居民樓樁基 18
2.3 調(diào)研案例與蘇州工程切樁的比較分析 19
2.4 本章小結(jié) 21
參考文獻 21
第3章 盾構(gòu)的刀盤、刀具與切削（掘削） 23
3.1 盾構(gòu)的刀盤與刀具 23
3.1.1 刀盤 23
3.1.2 刀具 24
3.2 盾構(gòu)切刀切削 25
3.2.1 切刀的種類及功能 25
3.2.2 切削機理 26
3.2.3 刀具磨損 27
3.3 盾構(gòu)滾刀掘削 29
3.3.1 滾刀的種類及功能 29
3.3.2 掘削機理 30
3.3.3 刀具磨損 30
3.4 刀盤選型原則與切削刀具的配置原理 30
3.4.1 刀盤選型原則 30
3.4.2 刀具配置原理 31
參考文獻 32
第4章盾構(gòu)切削鋼筋混凝土樁的可行性 34
4.1 盾構(gòu)切削鋼筋混凝土樁的特性 34
4.1.1 切刀切削鋼筋混凝土樁的特性 34
4.1.2 滾刀切削鋼筋混凝土樁的特性 35
4.2 切削鋼筋混凝土樁刀具的選擇 36
4.2.1 切削鋼筋混凝土樁的邊界（圍巖）條件 36
4.2.2 刀具配置具體目標 36
4.2.3 刀具選型 36
4.3 盾構(gòu)切削鋼筋混凝土樁可能存在的問題 38
參考文獻 40
第5章刀刃與鋼筋混凝土的相互作用及切削機理研究 41
5.1 刀刃切樁的適應(yīng)性分析與選型 41
5.2 切削仿真有限元基礎(chǔ) 42
5.2.1 LS-DYNA動力學(xué)軟件簡介 42
5.2.2 動態(tài)接觸算法 43
5.2.3 單點高斯積分與沙漏控制 44
5.2.4 顯式求解方法與時步控制 45
5.3 刀刃切削鋼筋機理 46
5.3.1 鋼筋本構(gòu)模型 46
5.3.2 鋼筋切屑分離準則 47
5.3.3 切削鋼筋細觀模型建立 48
5.3.4 負前角刀刃切削鋼筋的機理分析 49
5.4 三維刀刃動態(tài)切削鋼筋仿真 52
5.4.1 仿真模型建立 52
5.4.2 典型刀刃動態(tài)切削鋼筋過程及特征 53
5.4.3 前角對切削鋼筋的影響規(guī)律 56
5.4.4 刃角和刃寬對切削鋼筋的影響規(guī)律 56
5.5 刀刃切削混凝土機理 59
5.5.1 混凝土的本構(gòu)模型 59
5.5.2 切削混凝土細觀模型建立 62
5.5.3 負前角刀刃切削混凝土的機理分析 63
5.6 三維刀刃動態(tài)切削混凝土仿真 64
5.6.1 典型刀刃動態(tài)切削混凝土分析 64
5.6.2 前角對切削力的影響規(guī)律 66
5.6.3 刃角和刃寬對切削力的影響規(guī)律 66
5.7 本章小結(jié) 67
參考文獻 68
第6章 新型刀具的切樁性能與磨損機理研究 70
6.1 新型切樁刀具研發(fā) 70
6.2 新型刀具切削鋼筋的力學(xué)特征與規(guī)律分析 71
6.2.1 熱力耦合分析方法 71
6.2.2 切削鋼筋模型建立 72
6.2.3 切削鋼筋效果與動態(tài)過程分析 73
6.3 切深和切速對切削鋼筋的影響規(guī)律 76
6.3.1 切深對切削鋼筋的影響規(guī)律 76
6.3.2 切速對切削鋼筋的影響規(guī)律 77
6.4 新型刀具切削混凝土的力學(xué)特征與規(guī)律分析 78
6.4.1 動態(tài)切削全過程分析 78
6.4.2 混凝土和刀具應(yīng)力分析 79
6.4.3 切削力分析 79
6.5 切深對切削混凝土的影響規(guī)律 80
6.6 切樁刀具磨損機理與類型判別 81
6.7 本章小結(jié) 82
參考文獻 83
第7章 切樁主力刀具配置與掘削參數(shù)控制的理論探析 84
7.1 切樁主力刀具的布置及數(shù)量 84
7.1.1 布置方法比選 84
7.1.2 刀間距初步方案 84
7.1.3 軌跡布刀數(shù)量和相位角的設(shè)置 86
7.2 刀盤切樁受力計算模型 86
7.2.1 數(shù)學(xué)模型建立 86
7.2.2 刀具切深的確定 87
7.2.3 計算程序編制 90
7.3 推力扭矩的特征與影響因素 91
7.3.1 切樁刀數(shù)和推力扭矩的變化特征 91
7.3.2 樁身寬度對推力扭矩的影響 93
7.3.3 樁基偏移距離對推力扭矩的影響 94
7.4 不平衡力和傾覆力矩的特征與影響因素 95
7.4.1 計算方法 95
7.4.2 切削中部樁和側(cè)部樁的變化特征 96
7.4.3 樁身寬度和偏移距離的影響 97
7.5 切削參數(shù)設(shè)置和控制建議 98
7.6 本章小結(jié) 99
參考文獻 100
第8章切樁盾構(gòu)設(shè)備的適應(yīng)性改造 101
8.1 所用盾構(gòu)機改造前情況 101
8.2 刀盤、刀具改造加強 103
8.2.1 切樁主力刀具配置 103
8.2.2 其他切樁刀具的設(shè)計及布置 103
8.2.3 加強改造后的刀盤、刀具裝配圖 105
8.3 螺旋輸送機改造 105
8.3.1 改造方案探討 105
8.3.2 改造實施具體方案 106
8.4 其他改造措施 107
8.5 刀盤剛度加強與檢算 108
8.6 本章小結(jié) 109
第9章盾構(gòu)切削大直徑鋼筋混凝土樁基試驗 111
9.1 現(xiàn)場試驗方案 111
9.1.1 試驗的必要性及意義 111
9.1.2 試驗總體方案比選 111
9.1.3 試驗研究內(nèi)容 112
9.1.4 試驗樁布置及約束 112
9.1.5 切削工況設(shè)計 114
9.2 試驗現(xiàn)象和結(jié)果 114
9.2.1 各工況實際實施情況 114
9.2.2 試驗過程及現(xiàn)象 115
9.2.3 試驗結(jié)果統(tǒng)計 122
9.3 切削混凝土分析 122
9.3.1 中心小貝殼刀切削混凝土效果 122
9.3.2 正面大貝殼刀切削混凝土效果 123
9.3.3 混凝土脊量測與合理刀間距分析 124
9.4 切削鋼筋分析 126
9.4.1 斷筋長度統(tǒng)計 126
9.4.2 鋼筋斷口形態(tài)分析 126
9.4.3 混凝土包裹對斷筋長度的影響 128
9.5 切削參數(shù)分析 129
9.5.1 切削參數(shù)統(tǒng)計 129
9.5.2 推力和扭矩變化特征 131
9.5.3 與切深和刀盤轉(zhuǎn)向的關(guān)系 133
9.6 刀具損傷分析 134
9.6.1 刀具損傷數(shù)量及形式 134
9.6.2 刀具損傷分布規(guī)律 135
9.6.3 刀刃防崩損改進與防護 136
9.7 試驗樁變形與鋼筋受力分析 137
9.7.1 試驗樁變形監(jiān)測 137
9.7.2 試驗樁鋼筋受力分析 139
9.8 刀具立體布局優(yōu)化與群刀切削仿真實驗 140
9.8.1 分次切筋理念與刀具立體布局優(yōu)化方案 140
9.8.2 超前貝殼刀立體布局方案切樁仿真試驗 141
9.9 本章小結(jié) 144
第10章 盾構(gòu)切削大直徑群樁的控制措施與施工實踐 146
10.1 盾構(gòu)切削14根大直徑樁基的風(fēng)險點與可行性分析 146
10.1.1 盾構(gòu)切削大直徑群樁的風(fēng)險點分析 146
10.1.2 刀具切削群樁的磨損量預(yù)測 148
10.1.3 工程可行性分析 150
10.2 橋梁結(jié)構(gòu)的承載力檢算與加固 151
10.2.1 分析思路和檢算方法 151
10.2.2 檢算結(jié)果及分析 152
10.2.3 1#橋墩加固方案比選 154
10.2.4 1#橋墩加固具體施工措施 155
10.3 隧道管片襯砌的附加應(yīng)力計算與配筋增強 159
10.3.1 切樁后樁端與管片相對位置分析 159
10.3.2 計算斷面選取 160
10.3.3 附加應(yīng)力計算 160
10.3.4 管片受力和配筋計算分析 161
10.4 盾構(gòu)切削穿越大直徑樁基施工控制技術(shù) 163
10.4.1 刀盤切削關(guān)鍵技術(shù) 163
10.4.2 穿樁施工輔助技術(shù) 166
10.4.3 工程管理措施 168
10.4.4 其他應(yīng)考慮的問題 169
10.5 雙線切削穿樁施工總體情況 171
10.5.1 工程實施總體效果 171
10.5.2 左、右線切樁歷時與切削參數(shù)統(tǒng)計 171
10.6 左線切削 5排7根大直徑樁基的實施過程與效果 173
10.6.1 切削3#橋臺3-1、3-2排樁施工情況 173
10.6.2 切削2#橋墩2-1、2-2排樁施工情況 176
10.6.3 切削1#橋墩1-1排樁施工情況 179
10.7 右線切削7排7根大直徑樁基的實施過程與效果 180
10.7.1 切削3#橋臺3-3、3-4排樁施工情況 180
10.7.2 切削2#橋墩2-3、2-4排樁施工情況 183
10.7.3 切削1#橋墩1-2排樁施工情況 184
10.7.4 切削0#橋臺0-1、0-2排樁施工情況 186
第11章 盾構(gòu)切削大直徑群樁的實測分析 188
11.1 鋼筋收集與切筋效果分析 188
11.1.1 受切鋼筋和混凝土的理論量 188
11.1.2 鋼筋收集方式與排出量統(tǒng)計 188
11.1.3 鋼筋長度統(tǒng)計分析 190
11.1.4 鋼筋形態(tài)統(tǒng)計分析 191
11.2 刀具損傷分析與磨損系數(shù)回歸 193
11.2.1 各類刀具損傷現(xiàn)象 193
11.2.2 刀具磨損量統(tǒng)計及其規(guī)律 195
11.2.3 超前貝殼刀磨損系數(shù) 196
11.2.4 正面大貝殼刀磨損系數(shù) 197
11.3 切樁推力扭矩的變化規(guī)律及影響因素 197
11.3.1 切樁過程中推力變化規(guī)律 197
11.3.2 切樁過程中扭矩變化規(guī)律 201
11.3.3 刀盤前注入添加劑對推力扭矩的影響 205
11.3.4 刀盤正反轉(zhuǎn)對推力扭矩的影響 207
11.3.5 盾構(gòu)停機對推力扭矩的影響分析 209
11.3.6 刀具損傷對推力扭矩的影響 209
11.4 橋梁墩臺三維變形監(jiān)測統(tǒng)計與規(guī)律分析 211
11.4.1 橋梁墩臺三維變形監(jiān)測方案 211
11.4.2 各墩臺三維變形監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計 212
11.4.3 盾構(gòu)切樁對橋梁墩臺變形的影響分析 213
11.4.4 墩臺三維變形歷時曲線及其規(guī)律 215
11.4.5 橋梁安全性評估 220
11.5 隧道管片變形及結(jié)構(gòu)安全性研究 220
11.5.1 管片三維變形監(jiān)測及分析 220
11.5.2 管片橢圓度變化規(guī)律分析 223
11.5.3 管片錯臺數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析 225
11.5.4 隧道結(jié)構(gòu)安全性評估 226
11.6 隧道管片變形及結(jié)構(gòu)安全性研究 226
第12章 盾構(gòu)切削鋼筋混凝土樁的輔助技術(shù) 228
12.1 新型壁后注漿材料 228
12.1.1 新型漿液原材料及漿液性能指標要求 229
12.1.2 新型漿液組成材料的功能分析 230
12.1.3 新型漿液試驗與結(jié)果分析 230
12.1.4 新型漿液的應(yīng)用 245
12.2 新型土體改良泡沫劑 248
12.2.1 泡沫的作用 248
12.2.2 泡沫劑開發(fā) 248
12.2.3 泡沫改良土體試驗 249
12.2.4 泡沫改良土體現(xiàn)場應(yīng)用 253
12.3 本章小結(jié) 254
參考文獻 255
第13章結(jié)語 256
13.1 可供參考的研究成果 256
13.2 存在的問題及改進建議 257
13.2.1 合金刀刃崩損較多問題 257
13.2.2 刀具不等量磨損問題 258
13.2.3 切樁連續(xù)作業(yè)以致溫度過高問題 259
13.3 切樁有風(fēng)險，切樁需謹慎 260
13.4 展望 261