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| 編輯推薦： |
1.关于丛书：本丛书由钱七虎院士担任主编，从地质探测、预警与风险控制、设计、施工、数字化应用等角度，遴选了近年来隧道施工领域具有代表性的创新性技术方向，系统梳理了山岭、水下、软硬不均地层等复杂地质与环境条件下隧道建设关键技术，以学术专著的形式，以理论为引领，以应用为重点，以案例为说明，介绍了近年来在复杂地质隧道建设过程中形成的创新成果和核心技术。丛书具有前沿性、原创性、创新性、引领性。
2.关于本书：《水下隧道盾构检测与维修技术》以南京纬三路过江通道水下盾构隧道工程为依托，重点介绍饱和带压维修刀具刀盘技术、盾尾刷更换技术、高压封闭环境下可视化检测刀具刀盘技术。在目前大多采用开仓检修容易发生掌子面坍塌事故的情况下，本书具有一定的启示作用。
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| 內容簡介： |
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自从20世纪90年代，城市地铁隧道采用盾构法修建以来，盾构机在地下工程中得到了广泛应用，尤其是我国基建工程处于高速发展阶段，工程规模越来越大，隧道工程越来越多，采用盾构法修建隧道也就越来越普遍。目前，盾构检修大多采用开仓检修的方法，这种检修方法极不安全，特别是在地质复杂的水下隧道中更易发生掌子面坍塌，危及检修人员安全，曾经有多个盾构隧道因开仓检修盾构刀盘而发生安全事故，也有因盾尾刷磨损失压而发生突泥突水造成机毁人亡。随着盾构技术不断进步，盾构检修技术也得到不断提高，现在采用的盾构检修新技术主要有：不开仓可视化检测刀具刀盘技术；连续长时间带压换刀技术；注浆法或冷冻法更换盾尾刷技术，本书对这三种盾构检修新技术作了详细介绍。
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| 關於作者： |
姚占虎，教授级高级工程师。现任中交第一公路工程局有限公司副总工程师。先后参建了宝兰二线铁路、南京宁淮高速、宜万铁路、太中银铁路、南京纬三路过江通道等国内多个隧道与地下工程建设项目。获省部级科学技术进步奖2项，发表重要学术论文20余篇，获得国家级专利30余项。
石振明，同济大学教授、博士生导师。中国地质学会工程地质专业委员会常务委员，中国地质学会地质灾害研究分会委员，上海市地质学会常务理事，上海市勘察设计行业协会工程勘察与岩土分会常务理事。长期从事地质灾害、边坡稳定性和支护结构、岩土工程现场测试和监测等领域的研究。承担及完成国家级、省部级及企业委托科研项目20余项，发表学术论文100余篇，发明专利近20项，主编及参编规范3部、教材5部，获各类荣誉奖励10余项。
石新栋，教授级高级工程师。原中交隧道工程局总工程师。长期从事隧道与地下工程施工技术工作，主持或参与过多项国家重大铁路、公路、地铁、市政工程建设项目，善于解决重难点隧道及地下工程技术和施工管理等难题。在地下工程施工、岩溶隧道施工、地下水处理、盾构施工技术等方面有突出贡献，曾获多项国家、省部级科技进步奖和优质工程奖。
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| 目錄：
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第1章绪论1
1.1水下盾构隧道概述1
1.1.1水下盾构隧道工程发展史1
1.1.2水下盾构隧道施工技术发展趋势2
1.1.3国内水下盾构隧道发展存在问题3
1.2泥水气压平衡盾构3
1.2.1泥水气压平衡盾构发展3
1.2.2泥水气压平衡盾构工作原理4
1.3盾构刀具可视化检测技术研究现状5
1.3.1盾构刀具磨损研究现状5
1.3.2近景摄影测量技术研究现状7
1.4盾构检修现状8
第2章泥水平衡盾构气压条件下饱和法开舱技术9
2.1研究背景10
2.2设备研究11
2.2.1生命保障系统11
2.2.2穿梭舱14
2.2.3盾构人闸16
2.2.4穿梭舱运输和快速对接设备17
2.2.5其他配套附属设备24
2.3人员配置及职责25
2.3.1饱和法开舱作业主要人员配置及职责26
2.3.2饱和法开舱作业辅助工作人员配置及职责27
2.4工作面支护压力确定28
2.4.1经验系数法28
2.4.2整体稳定分析模型计算28
2.4.3开舱试验确定29
2.5泥浆及闭气泥膜形成29
2.5.1泥膜闭气性测试实验装置与方法29
2.5.2不同性质泥膜的形成及闭气实验33
2.5.3泥膜的闭气性评价指标40
2.5.4泥膜闭气机理分析46
2.5.5闭气泥膜形成技术49
2.5.6泥膜质量检测和失效修复51
2.6饱和法开舱作业呼吸气体及开舱作业52
2.6.1饱和法开舱作业呼吸气体种类52
2.6.2生活舱气体供应种类52
2.6.3饱和法开舱作业53
2.7医疗保障61
2.7.1进舱作业人员选拔61
2.7.2进舱作业前体检62
2.7.3舱内作业人员职业健康管理62
2.7.4气压条件下饱和法作业减压病63
2.8风险管理66
2.8.1编制专项方案66
2.8.2风险因素识别66
2.8.3风险评价67
2.8.4饱和法开舱作业主要风险管理和应对措施69
第3章水下隧道盾构盾尾刷更换技术73
3.1水下隧道盾构盾尾刷失效原因分析74
3.2水下隧道盾构盾尾刷更换方案75
3.3注浆止水盾尾刷更换技术75
3.3.1注浆止水盾尾刷更换总体方案75
3.3.2特殊管片设计76
3.3.3同步注浆封堵止水77
3.3.4二次补强注浆封堵止水77
3.3.5特殊管片环注浆封堵止水77
3.3.6盾体前端压注聚氨酯封堵78
3.3.7注浆封堵效果检测79
3.3.8注浆止水盾尾刷更换施工79
3.3.9盾尾渗漏应急措施85
3.4冻结法盾尾刷更换技术85
3.4.1盾尾刷更换方案比选85
3.4.2液氮冻结法设计方案85
3.4.3冻结孔施工89
3.4.4冻结管路安装91
3.4.5冻结期温度监测93
3.4.6盾尾刷更换98
3.5安全施工保证措施98
3.5.1作业平台搭设安全保证措施98
3.5.2钻孔施工安全保证措施98
3.5.3冻结管路安装作业安全保证措施98
3.5.4液氮冻结施工安全保证措施99
第4章盾构刀具可视化检测技术装置100
4.1盾构刀具可视化检测设计思路100
4.1.1系统功能与设计思路100
4.1.2系统关键技术102
4.2盾构刀具可视化检测装置105
4.2.1摄影装置105
4.2.2推进装置107
4.2.3冲洗装置108
4.2.4密封试验109
第5章盾构刀具磨损分析112
5.1盾构精密三维模型构造112
5.1.1构建盾构模型的基础框架112
5.1.2三维模型精细化处理113
5.2检测影像数据姿态解算117
5.2.1相机标定117
5.2.2姿态解算120
5.3空间场景结构恢复120
5.3.1图像锐化121
5.3.2直方图均衡121
5.3.3阈值分割122
5.3.4Canny边缘检测122
5.4盾构刀具可视化检测软件123
5.4.1软件设计124
5.4.2软件功能与流程125
5.4.3定向点采集界面126
5.4.4图像处理操作128
5.4.5三维视图操作130
第6章盾构刀具可视化检测系统操作规程134
6.1后视系统操作规程134
6.1.1准备工作134
6.1.2安装后视系统135
6.1.3成像采集数据136
6.1.4安全退回并拆卸136
6.2前视系统操作规程137
6.2.1准备工作137
6.2.2安装前视系统138
6.2.3成像采集数据140
6.2.4安全退回拆卸141
第7章工程应用案例142
7.1南京纬三路过江通道概况142
7.1.1地理位置142
7.1.2施工地质和水文环境143
7.1.3项目特点144
7.2南京纬三路过江通道盾构选型与配置145
7.3南京纬三路过江通道盾尾刷更换背景145
7.4盾构刀具磨损检测应用146
7.4.1盾构磨损检测应用背景146
7.4.2第一次测试148
7.4.3第二次测试150
7.4.4第三次测试152
参考文献155
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| 內容試閱：
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近年来，我国各项基础设施建设的发展如火如荼，一带一路建设持续推进，许多重大工程项目如雨后春笋般蓬勃兴建，诸如三峡工程、青藏铁路、南水北调、三纵四横高铁网、港珠澳大桥、上海中心大厦，以及由我国援建的雅万高铁、中老铁路、中泰铁路、瓜达尔港、比雷埃夫斯港，等等，不一而足。毋庸置疑，我国已成为世界上建设重大工程最多的国家之一。这些重大工程项目就其建设规模、技术难度和资金投入等而言，不仅在国内，即使在全球范围也都位居前茅，甚至名列世界第一。在这些工程的建设过程中涌现的一系列重大关键性技术难题，通过分析探索创新，很多都得到了很好的优化和解决，有的甚至在原来的理论、技术基础上创造出了新的技术手段和方法，申请了大量的技术专利。例如，６３２m的上海中心大厦，作为世界最高的绿色建筑，其建设在超高层设计、绿色施工、施工监理、建筑信息化模型（ＢＩＭ）技术等多方面取得了多项科研成果，申请到８项发明专利、授权１２项实用新型技术。仅在结构工程方面，就应用到了超深基坑支护技术、超高泵送混凝土技术、复杂钢结构安装技术以及结构裂缝控制技术等许多创新性的技术革新成果，有的达到了世界水平。这些优化、突破和创新，对我国工程技术人员将是非常宝贵的参考和借鉴。
在２０１６年３月初召开的全国人大全体会议期间，很多代表谈到，极大量的技术创新与发展是十三五时期我国宏观经济实现战略性调整的一项关键性驱动因素，是实现国家总体布局下全面发展的根本支撑和关键动力。
同时，在新一轮科技革命的机遇面前，也只有在关键核心技术上一个个地进行创新突破，才能实现社会生产力的全面跃升，使我国的科研成果和工程技术掌控两者的水平和能力尽早、尽快地全面进入发达国家行列，从而在国际上不断提升技术竞争力，而国力将更加强大！当前，许多工程技术创新得到了广泛的认可，但在创新成果的推广应用中却还存在不少问题。在重大工程建设领域，关键工程技术难题在实践中得到突破和解决后，需要把新的理论或方法进一步梳理总结，再一次次地广泛应用于生产实践，反过来又将再次推动技术的更进一步的创新和发展，是为技术的可持续发展之巨大推动力。将创新成果进行系统总结，出版一套有分量的技术专著是最有成效的一个方面。这也是出版重大工程建设关键技术研究丛书的意义之所在。以推广学术上的创新为主要目标，重大工程建设关键技术研究丛书主要具有以下几方面的特色：
１. 聚焦重大工程和关键项目。目前，我国基础设施建设在各个领域蓬勃开展，各类工程项目不断上马，从项目体量和技术难度的角度，我们选择了若干重大工程和关键项目，以此为基础，总结其中的专业理论和专业技术使之编纂成书。由于各类工程涉及领域和专业门类众多，专业学科之间又有相互交叉和融合，难以单用某个专业来设定系列丛书，所以仍然以工程大类为基本主线，初步拟定了隧道与地下工程、桥梁工程、铁道工程、公路工程、超高层与大型公共建筑、水利工程、港口工程、城市规划与建筑共八个领域撰写成系列丛书，基本涵盖了我国工程建设的主要领域，以期为未来的重大工程建设提供专业技术参考指导。由于涉及领域和专业多，技术相互之间既有相通之处，也存在各自间的不同，在交叉技术领域又根据具体情况做了处理，以避免内容上的重复和脱节。
２. 突出共性技术和创新成果，侧重应用技术理论化。系列丛书围绕近年来重大工程中出现的一系列关键技术难题，以项目取得的创新成果和技术突破为基础，有针对性地梳理各个系列中的共性、关键或有重大推广价值的技术经验和科研成果，从技术方法和工程实践经验的角度进行深入、系统而又详尽的分析和阐述，为同类难题的解决和技术的提高提供切实的理论依据和应用参考。在复杂地质与环境条件下隧道建设关键技术丛书（钱七虎院士任编委会主任）中，对当前隧道与地下工程施工建设中出现的关键问题进行了系统阐述并形成相应的专业技术理论体系，包括深长隧道重大突涌水灾害预测预警与风险控制、盾构工程遇地层软硬不均与极软地层的处理、类矩形盾构法、水下盾构隧道、地面出入式盾构法隧道、特长公路隧道、隧道地质三维探测、盾构隧道病害快速检测、隧道及地下工程数字化、软岩大变形隧道新型锚固材料等，使得关键问题在研究中得到了不同程度的解决和在后续工程中的有效实施。
３. 注重工程实用价值。系列丛书涉及的技术成果要求在国内已多次采用，实践证明是可靠的、有效的，有的还获得了技术专利。系列丛书强调以理论为引领，以应用为重点，以案例为说明，所有技术成果均要求以工程项目为背景，以生产实践为依托，使丛书既富有学术内涵，又具有重要的工程应用价值。如长大桥梁建养关键技术丛书（郑皆连院士任编委会主任、陈政清院士任副主任），围绕特大跨度悬索桥、跨海长大桥梁、多塔斜拉桥、特大跨径钢管混凝土拱桥、大跨度人行桥、大比例变宽度空间索面悬索桥等重大桥梁工程，聚焦长大桥梁的设计创新理论、施工创新技术、建设难点的技术突破、桥梁结构健康监测与状态评估、运营期维修养护等，主要内容包括大型钢管混凝土结构真空辅助灌注技术、大比例变宽度空间索面悬索桥体系、新型电涡流阻尼减振技术、长大桥梁的缆索吊装和斜拉扣挂施工、超大型深水基础超高组合桥塔、变形智能监测、基于ＢＩＭ的建养一体化等。这些技术的提出以重大工程建设项目为依托，包括合江长江一桥、合江长江二桥、巫山长江大桥、桂广铁路南盘江大桥、张家界大峡谷桥、西堠门大桥、嘉绍大桥、港珠澳大桥、虎门二桥等，书中对涉及具体工程案例的相关内容进行了详尽分析，具有很好的应用参考价值。
４. 聚焦热点，关注风险分析、防灾减灾、健康检测、工程数字化等近年来出现的新兴分支学科。在绿色、可持续发展原则指导下，近年来基础建设领域的技术创新在节能减排、低碳环保、绿色土木、风险分析、防灾减灾、健康检测（远程无线视频监控）、工程使用全寿命周期内的安全与经济、可靠性和耐久性、施工技术组织与管理、数字化等方面均有较多成果和实例说明，系列丛书在这些方面也都有一定体现，以求尽可能地发挥丛书对推动重大工程建设的长期、绿色、可持续发展的作用。
５. 设立开放式框架。由于上述的一些特性，使系列丛书各分册的进展快慢不一，所以采用了开放式框架，并在后续系列丛书各分册的设定上，采用灵活的分阶段付梓出版的方式。
６. 主编作者具备一流学术水平，从而为丛书内容的学术质量打下了坚实的基础。各个系列丛书的主编均是该领域的学术权威，在该领域具有重要的学术地位和影响力。如陈政清教授，中国工程院院士，９８５工程首席科学家，桥梁结构与风工程专家；郑皆连教授，中国工程院院士，桥梁设计施工专家；钱七虎教授，中国工程院院士，防护与地下工程专家；吴志强教授，中国工程院院士，城市规划与建设专家；等等。而参与写作的主要作者都是活跃在我国基础设施建设科研、教育和工程的一线人员，承担过重大工程建设项目或国家级重大科研项目，他们主要来自中铁隧道局集团有限公司、中交隧道工程局有限公司、中铁十四局集团有限公司、中交第一公路工程局有限公司、青岛地铁集团有限公司、上海城建集团、中交公路规划设计院有限公司、陆军研究院工程设计研究所、招商局重庆交通科研设计院有限公司、天津城建集团有限公司、浙江省交通规划设计研究院、江苏交通科学研究院有限公司、同济大学、河海大学、西南交通大学、湖南大学、山东大学等。各位专家在承担繁重的工程建设和科研教学任务之余，奉献了自己的智慧、学识和汗水，为我国的工程技术进步做出了贡献，在此谨代表丛书总编委对各位的辛劳表示衷心的感谢和敬意。
当前，不仅国内的各项基础建设事业方兴未艾，在一带一路倡议下，我国在海外的重大工程项目建设也正蓬勃发展，对高水平工程科技的需求日益迫切。相信系列丛书的出版能为我国重大工程建设的开展和创新科技的进步提供一定的助力。
２０１７年１２月，于上海
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