盾構法在地下工程中應用廣泛，但具有極強的地層適應性差的局限性，需要針對特殊地層進行專門設計。大粒徑漂石砂卵石地層是盾構法施工的世界性難題，盾構在該地層中掘進時，由于土體塑流性差，土體在土倉內(nèi)無法及時排出，時常出現(xiàn)盾構推力、刀盤扭矩異常增大，卡刀具刀盤，推進速度極其緩慢甚至卡機。同時，由于土倉土體顆粒之間為點對點傳力，支護壓力不能有效地施加到開挖面，極易出現(xiàn)地表沉降超限、塌方等事故。
成都地鐵4號線二期西延線區(qū)間隧道盾構掘進遇到的主要問題為高強度大粒徑的漂石處理困難、富水大漂石砂卵石地層掘進參數(shù)設定困難、刀盤刀具磨損嚴重、渣土改良難、超出土導致地表塌陷事故等。
因此，本書依托成都地鐵4號線二期西延線盾構區(qū)間隧道，開展高富水大漂石砂卵石地層區(qū)間隧道土壓平衡盾構施工關鍵技術研究有其重要意義。通過該技術的研究，解決現(xiàn)場盾構掘進難題，保證工程進度，節(jié)約工程成本，推動漂石砂卵石地層盾構法施工技術水平的進步，并推廣應用，以期產(chǎn)生良好的社會經(jīng)濟效益。
本書的主要研究內(nèi)容如下：
（1）高富水大漂石砂卵石地層土壓平衡盾構選型技術
在分析漂石砂卵石地層對盾構性能的要求和盾構選型要點基礎上，建立高富水大漂石砂卵石地層土壓平衡盾構選型技術，并針對漂石砂卵石地層土壓平衡盾構機進行特殊設計，包括盤刀具耐磨、防泥餅及渣土改良、螺旋輸送機防噴涌及耐磨設計。分析漂石砂卵石地層土壓平衡盾構卡機原因，提出刀盤脫困方法和卡機防止新技術，并研究內(nèi)凹式盾構機刀盤螺旋輸送機組合大漂石處理裝置。
（2）高富水大漂石砂卵石地層盾構掘進控制技術
在分析盾構掘進參數(shù)及其相互關系基礎上，盾構掘進速度及刀盤扭矩計算公式，基于ANN-GA聯(lián)合的土壓平衡盾構進行施工參數(shù)優(yōu)化。
（3）高富水大漂石砂卵石地層盾構刀具磨損與換刀技術
在統(tǒng)計分析刀具磨損和磨損系數(shù)基礎上，進行刀盤刀具的優(yōu)化配置，提出換刀技術。
（4）高富水大漂石砂卵石地層盾構掘進渣土改良技術
在分析目前渣土改良的不足的基礎上，提出土體改良試驗方案，包括試驗材料、試驗內(nèi)容、試驗儀器及設備、膨潤土性能評價。進行不同渣土改良試驗結果比較分析，提出適應現(xiàn)場不同條件下的渣土改良方法。
（5）高富水大漂石砂卵石地層盾構掘進變形及控制技術
在分析盾構超挖對地層變形、松散帶變化和地表塌陷基礎上，分析大漂石砂卵石地層掘進狀態(tài)、土體黏聚力和漂石分布位置對開挖面變形影響，后提出大漂石砂卵石地層盾構施工地層變形控制技術。
本書的研究成果大漂石高富水地層土壓平衡盾構施工關鍵技術獲中國電力建設集團科學技術獎一等獎，漂卵石地層刀盤被卡住脫困處理工法、高富水無膠結大漂卵石地層開倉換刀施工工法獲中國電建集團工法。
本書第5章、第6章和第7章由中國電建集團鐵路建設有限公司蔣宗全撰寫，第1章和第2章由中國電建集團鐵路建設有限公司王成撰寫，第3章和第4章由莆田學院閩江學者講座教授李圍撰寫。