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第一章 概述1

1.1 沉井与沉箱的定义、特点及用途1

1.1.1 定义1

1.1.2 特点1

1.1.3 用途1

1.2 沉井与沉箱概述2

1.2.1 分类2

1.2.2 构造3

1.2.3 设计计算原则4

1.2.4 施工简介5

1.2.5 沉井与沉箱工法的优缺点比较7

1.3 沉井与沉箱工法进展概况7

第二章 施工前的勘察工作9

2.1 土质勘察9

2.1.1 目的9

2.1.2 勘察程序10

2.1.3 开发土质勘察新方法的必要性12

2.2 环境勘察12

2.2.1 探测地下管道及埋设物体的必要性12

2.2.2 无损探测法13

2.3 标准贯入试验17

2.3.1 N值的定义17

2.3.2 试验设备18

2.3.3 方法18

2.3.4 影响N值的因素18

2.3.5 砂土的N值与φ的关系18

2.3.6 粘性土中N值与c的关系20

2.3.7 粉土中的N值与c、φ的关系21

2.3.8 N值与重度(γt)的关系25

2.3.9 N值与相对密实度(Dr)的关系25

2.3.10 N值与变形模量(E)的关系26

2.3.11 N值与S波速度(Vs)的关系28

第三章 抗震设计计算30

3.1 地震及抗震设计的技术用语30

3.1.1 地震基本知识介绍30

3.1.2 技术用语34

3.1.3 惯性力36

3.2 设计计算的基本要求和程序37

3.2.1 基本要求37

3.2.2 设计程序37

3.2.3 设计条件的确认37

3.3 震度法设计41

3.3.1 稳定计算41

3.3.2 设计程序41

3.3.3 震度法设计水平震度的设定41

3.3.4 地层的允许承载力强度42

3.3.5 地层反力系数43

3.3.6 地层反力强度上限值46

3.3.7 变位、断面力及地层反力强度的计算48

3.3.8 构件设计49

3.3.9 下沉计算50

3.4 确保地震水平最大承载力法的抗震设计51

3.4.1 引入确保地震水平最大承载力法的必要性51

3.4.2 根据能量守恒定律推估非线性地震的响应51

3.4.3 设计方针及内容51

3.4.4 地层反力强度上限值52

3.4.5 确保地震水平最大承载力法抗震设计的荷载计算54

3.4.6 断面力、地层反力强度和变位的计算54

3.4.7 水平震度54

3.4.8 屈服判定56

3.4.9 沉箱水平最大承载力的核对56

3.4.10 沉箱塑性响应系数57

3.4.12 构件计算58

3.4.11 沉箱的水平变位及旋转角58

3.5 沉井桥基设计计算实例60

3.5.1 设计条件确认60

3.5.2 震度法设计61

3.5.3 确保地震水平最大承载力的抗震设计67

3.6 沉箱桥基设计计算实例70

3.6.1 设计条件确认70

3.6.2 震度法设计70

3.6.3 确保地震水平最大承载力法设计74

第四章 施工方法79

4.1 现浇混凝土筑井自沉工法79

4.1.1 施工工序79

4.1.2 井筒制作80

4.1.3 抽垫82

4.1.4 水挖法82

4.1.5 干挖法83

4.1.6 中心岛法86

4.1.7 封底86

4.1.8 监测系统86

4.2 SS沉井工法89

4.2.1 SS沉井工法的原理及构成90

4.2.2 施工顺序及适用范围92

4.2.3 施工实例93

4.3 压沉沉井工法94

4.3.1 压沉工法的优点及适用条例94

4.3.2 地锚反力压入装置95

4.3.3 自动压沉施工管理系统95

4.3.4 钢环拼接压入工法96

4.4 自动化沉井工法96

4.4.1 SOCS工法的特点97

4.4.2 系统构成97

4.4.3 施工及验证试验101

4.4.4 今后的研究课题105

4.5 压气沉箱工法概述105

4.5.1 优点106

4.5.2 分类106

4.5.3 有人工法106

4.5.4 无人工法107

4.5.5 有人工法与无人工法的对比107

4.6 排水沉箱工法108

4.6.1 集水井排水工法108

4.6.2 外围排水法108

4.7 防渗沉箱工法108

4.7.1 注浆工法109

4.7.2 冻结工法109

4.8 充He混合气体无人摇控挖掘沉箱工法109

4.8.1 无人摇控挖掘沉箱工法的优点及基本构成109

4.8.2 箱内大气吊仓遥控无人挖掘工法111

4.8.3 地表遥控无人挖掘工法112

4.8.4 充He混合气体无人遥控挖掘沉箱工法113

4.9 沉箱自动回收挖掘机工法及多功能挖掘机工法114

4.10 水中沉箱工法115

4.10.1 概述115

4.10.2 施工设备115

4.10.3 施工步骤116

4.10.4 两项最新的施工技术116

4.11 混合沉箱工法116

4.11.1 混合沉箱的构造及特点116

4.11.2 混合沉箱工法的施工步骤及注意事项117

4.11.3 HB沉箱与RC沉箱的比较117

第五章 施工事故及应急措施119

5.1 事故分类及应急措施总汇119

5.2.1 推托式倾斜修正法120

5.2 沉井事故应急事例120

5.2.2 沉井工法改为沉箱工法的应急事例121

5.2.3 沉井外围钻孔减小摩阻力的应急事例121

5.2.4 沉井工法变为开挖工法的应急事例122

5.3 沉箱事故应急事例122

5.3.1 供气软管管理失误造成的沉箱下沉异常122

5.3.2 射水过量造成的过沉123

5.3.3 沉箱超沉123

5.3.4 防止刃脚损伤的事例124

5.4 隆起及其有压气应急措施124

5.4.1 挖掘粘性土时的压气效应124

5.4.2 隆起现象的试验观察125

5.4.3 膨胀量的评估及基底隆起的判定125

5.4.4 压气法防止隆起的优点125

5.4.6 防止挖掘面隆起的压气应急事例126

5.4.5 作业气压的适用范围126

5.4.7 竖井开挖隆起喷水压气工法的应急事例127

第六章 施工设备128

6.1 单挖型遥控挖掘机128

6.1.1 构成128

6.1.2 操作系统128

6.1.3 控制系统129

6.1.4 信号传输129

6.1.5 目视信息系统130

6.2 自动回收型挖掘机130

6.2.1 自动挖掘系统130

6.2.2 摄像、显像系统130

6.2.3 测量系统130

6.2.4 信息传输系统131

6.2.5 回收型挖掘机131

6.2.6 自动回收系统131

6.2.7 回收作业132

6.3 多功能沉箱挖掘机134

6.3.1 构造134

6.3.2 控制系统135

6.3.3 钻孔管理系统137

6.3.4 负荷试验137

6.3.5 多功能挖掘机的特点138

第七章 沉井、沉箱施工对周围环境的影响139

7.1 地层变形的防止及预测139

7.1.1 概述139

7.1.2 地层变形因素及防止措施139

7.1.3 周围地层变形的观测事例141

7.1.4 隔墙效果142

7.1.5 有限元法地层变形的预测143

7.1.6 数值解析地表沉降估算公式的导出149

7.2.1 振动的基本定义、预测及控制目标152

7.2 防振的措施152

7.2.2 防振措施153

7.2.3 气垫防振工法施工实例154

第八章 沉箱基础极佳的抗震性159

8.1 概述159

8.2 空气从箱底的漏出159

8.3 微小气泡的表面张力160

8.4 土颗粒孔隙与气泡的上升运动161

8.5 地下水饱合度的下降161

8.6 地层液化的防止162

第九章 沉井与沉箱施工实例163

9.1 压入钢管片拼装井筒的沉井构筑施工实例163

9.1.1 工程概况163

9.1.2 施工方法163

9.1.3 施工结果166

9.2 压沉沉井施工实例167

9.3 压沉沉箱的施工实例168

9.4 盾构直接进发掘削圆柱形压入沉井施工实例169

9.4.1 概况169

9.4.2 监测管理系统169

9.4.3 施工结果170

9.5 自动化沉井工法实例174

9.5.1 工程概况174

9.5.2 系统概况174

9.5.3 系统功能检证175

9.6 自动沉井工法大深度竖井施工实例177

9.6.1 沉井概况177

9.6.2 系统概况178

9.6.3 施工程序178

9.6.4 施工状况178

9.7.1 狭窄地域沉箱施工要领179

9.7 狭窄地域沉箱施工要领及实例179

9.7.2 沉箱施工的主要内容180

9.7.3 施工实例180

9.8 桥梁正下方沉箱基础施工实例183

9.8.1 引言183

9.8.2 桥基工程概况184

9.8.3 施工难点185

9.8.4 施工187

9.9 充氦混合气体无人挖掘工法大深度沉箱近接施工188

9.9.1 引言188

9.9.2 近接施工中应预考虑的问题及其相应的措施189

9.9.3 深井排水对1线原有沉箱的影响190

9.9.4 充氦混合气体无人挖掘工法的确认191

9.9.5 挖土工序191

9.9.6 设备192

9.9.7 施工实际193

9.9.8 1线沉箱的动态观测195

9.10 0.42MPa压气沉箱施工实例197

9.10.1 三种混合气体的使用和无人系统的引人197

9.10.2 工程临时用桥198

9.10.3 沉箱钢壳198

9.10.4 挖掘下沉200

9.10.5 充He混合气体系统201

9.10.6 沉箱构筑202

9.10.7 承载力试验和填充混凝土工作202

9.11 自动化沉箱施工实例203

9.11.1 沉箱的形状及土质概况203

9.11.2 自动化系统203

9.11.3 施工204

9.11.4 施工结果206

9.12.3 施工207

9.12.2 选择施工方法的考虑207

9.12.1 工程概况207

9.12 自动回收挖掘机型沉箱施工实例207

9.13 多功能人遥控挖掘机高气压岩层沉箱施工实例210

9.13.1 工程概况210

9.13.2 高气压下的岩层挖掘210

9.13.3 气闸室设置方式的改进211

9.14 大水深集装箱码头混合沉箱岸墙工程实例212

9.14.1 设计212

9.14.2 HB沉箱的施工213

9.15 遥控无人自动挖掘沉箱基础桥基筑施工实例216

9.15.1 工程概况216

9.15.2 桥基系统构造特点216

9.15.3 沉箱施工设备217

9.15.4 遥控无人挖掘施工219

9.16 日本东滩芦屋线海中沉箱基础无人工法的确定219

参考文献223