中國隧道及地下工程修建技術(shù)

前言

　　自1888年在臺灣修建第一條獅球嶺隧道之后，掀開了中國隧道修建史的序幕。經(jīng)歷了120多年艱難曲折的發(fā)展歷程，隧道建設(shè)從20世紀80年代開始突飛猛進，在勘測設(shè)計、施工、運營、科研等方面都有許多重大成就和創(chuàng)新，中國的隧道修建技術(shù)得到飛速發(fā)展。我們可以自豪地說，我國已經(jīng)是世界上隧道數(shù)量最多、技術(shù)發(fā)展最快，地質(zhì)條件和隧道結(jié)構(gòu)形式最復(fù)雜的國家，也是引領(lǐng)隧道修建技術(shù)的世界強國?！　】v觀中國隧道及地下工程發(fā)展歷史，共經(jīng)歷了四個大的階段：第一階段為技術(shù)落后階段，中華人民共和國成立前，隧道施工基本上是人力開挖、手工操作、機具簡單、技術(shù)落后的時期，這一階段，人們靠著勤勞的雙手，在建設(shè)隧道工程中思索著上萬年的地層特性；第二階段為初步發(fā)展階段，該階段采用鉆爆法施工，以人工和小型機械鑿巖、裝載為主，臨時支護采用原木支架和扇形支撐，這一階段，人們借助簡單的機械設(shè)備，探索著如何治服隧道周邊巖土體；第三階段為快速發(fā)展階段，隧道修建采用新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝、新結(jié)構(gòu)、新材料和新的施工方法，是我國隧道修建技術(shù)追趕世界先進水平的時期，以20世紀80年代衡廣復(fù)線大瑤山隧道（全長14.2 9km，最大埋深910m）為代表，攻克了雙線特長隧道設(shè)計施工的難題，解決了雙線特長隧道施工大型機械化配套問題，大斷面和全斷面施工取得成功，是中國隧道建設(shè)史上的新突破，標(biāo)志著雙線特長隧道施工技術(shù)和設(shè)備達到國際先進水平，這一階段，廣大技術(shù)人員通過分析總結(jié)，提出了隧道的工程思維體系和工程方法，形成了駕馭隧道圍巖的理念；第四階段為引領(lǐng)世界隧道建設(shè)階段，特長隧道、穿江越海隧道及巖溶、軟弱破碎、高壓水等復(fù)雜困難地層隧道的成功修建，標(biāo)志著中國隧道及地下工程修建技術(shù)已達到國際先進水平，并在引領(lǐng)著世界隧道修建技術(shù)的新方向，這一階段，廣大隧道技術(shù)人員無論面對如何復(fù)雜的巖土結(jié)構(gòu)，都能用創(chuàng)造性的思維和“藝術(shù)化”的手法，推動著隧道和地下空間的利用向著現(xiàn)實的需要和未來昂首前進。　　中鐵隧道集團（原鐵道部隧道工程局）自成立以來，肩負著中國重大隧道及地下工程的修建任務(wù)，推動、引領(lǐng)了中國隧道修建技術(shù)的迅猛發(fā)展。作為中國隧道第一人的王夢恕院士，帶領(lǐng)常年在施工一線的施工、設(shè)計、科研技術(shù)人員，不斷創(chuàng)新、完善、總結(jié)多年來的設(shè)計施工經(jīng)驗，歷時五年完成了《中國隧道及地下工程修建技術(shù)》這本專著，是我國本領(lǐng)域第一部全面系統(tǒng)并具有創(chuàng)新的學(xué)術(shù)專著！

內(nèi)容概要

　　《中國隧道及地下工程修建技術(shù)》歷時五年，在當(dāng)前我國隧道及地下工程大發(fā)展的形勢下，在建成的數(shù)千座隧道及地下工程的基礎(chǔ)上，以大量工程建設(shè)中的數(shù)據(jù)、經(jīng)驗和教訓(xùn)為依托，全面客觀地對我國隧道及地下工程修建技術(shù)進行疏理、總結(jié)和提升，并加以系統(tǒng)闡述?！　∪珪卜质徽拢w了鉆爆法、淺埋暗挖法、明挖法、盾構(gòu)法、掘進機法、沉埋管段法等六大隧道施工方法以及相應(yīng)的輔助工法，并包括特殊圍巖隧道、水下隧道、風(fēng)險管理等內(nèi)容，內(nèi)容全面、系統(tǒng)、創(chuàng)新，提出了諸多寶貴的理念、原則和要點，逐漸形成了較完整的中國隧道修建法?！　　吨袊淼兰暗叵鹿こ绦藿夹g(shù)》將全面展現(xiàn)我國隧道建設(shè)的水平，并引領(lǐng)世界隧道建設(shè)的技術(shù)進步，在當(dāng)下對我國規(guī)模龐大的隧道及地下工程建設(shè)將有極大的指導(dǎo)意義?！　　吨袊淼兰暗叵鹿こ绦藿夹g(shù)》可供我國從事隧道及地下工程修建的設(shè)計、施工、科研技術(shù)人員以及廣大師生使用和學(xué)習(xí)，亦可供國外同行參閱和交流。

作者簡介

　　王夢?。?938.12.24- ），隧措及地下工程專家，1995年當(dāng)選中國工程院院士。中鐵隧道集團副總工程師，北京交通大學(xué)土建工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，隧道及地下工程試驗研究中心主任。兼任北京市、南京市、廈門市地下工程專業(yè)顧問、西南交大等12所大學(xué)的名譽教授和客座教授、4個學(xué)會常務(wù)理事、副理事長、河南省政府參事等職。培養(yǎng)博士后、博士研究生50多名，已畢業(yè)的博士后、博士生有26名?！　￠_拓了鐵路隧道復(fù)合襯砌新型結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的理論研究，摸清了結(jié)構(gòu)受力特點、機理，確定了施工要點及工藝；主持并參加大瑤山隧道深孔光面爆破、噴錨支護、監(jiān)控量測、反饋信息指導(dǎo)施工、周邊鉆孔預(yù)注漿等關(guān)鍵技術(shù)成果的開發(fā)、研究和應(yīng)用，實現(xiàn)了大斷面、大型機械化快速施工，使長大隧道修建技術(shù)有了重大突破；主持雙線鐵路隧道不穩(wěn)定地層信息化施工，首次系統(tǒng)地創(chuàng)新了超前支護穩(wěn)定工作面支護體系的理論分析和應(yīng)用，創(chuàng)造了新型網(wǎng)構(gòu)鋼拱架支護型式、小導(dǎo)管超前支護，并廣泛應(yīng)用于地下工程；主持創(chuàng)造了“淺埋暗挖法”修建城市地鐵和車站的施工配套技術(shù)，為城市地鐵及地下工程修建開辟了一條新路。主持國內(nèi)多條山嶺隧道、海底、江河水下隧道、地下鐵道的設(shè)計、施工、科研，獲國家科技進步特等獎1次，二等獎1次，三等獎3次；鐵道部科技進步特等獎1次，二等獎6次；北京市科技進步一等獎1次，二等獎3次，廣州市科技進步一等獎1次。結(jié)合研究成果，先后在國內(nèi)外、省部級、國家級雜志上發(fā)表論文90余篇，主編并已出版的著作6本，其中專著《大瑤山隧道一二十世紀隧道修建新技術(shù)》120，萬字，榮獲1997年國家科技圖書二等獎，廣東省科技圖書一等獎；專著《地下工程淺埋暗挖技術(shù)通論》100萬字，榮獲2006年首屆中華優(yōu)秀出版物獎。　　1998年起被選為第九屆、第十屆、第十一屆全國人大代表和全國第九屆、第十屆政協(xié)委員。1990年獲“國家有突出貢獻中青年專家”并享受國家政府津貼；1993年和1998年，分別榮獲首屆詹天佑成就獎和詹天佑大獎；1999年榮獲人事部“科技專業(yè)技術(shù)人才”一等功。

書籍目錄

第一章 總論第一節(jié) 中國將是引領(lǐng)世界隧道及地下工程修建技術(shù)的國家一、我國隧道及地下工程建設(shè)成就與發(fā)展二、幾個值得思考與探索的問題第二節(jié) 隧道及地下工程的種類一、山嶺隧道二、城市地下鐵路三、城市地鐵、城際鐵路四、水下隧道五、城市地下空間利用六、地下環(huán)境工程七、地下儲油氣庫八、水利工程九、地下軍工設(shè)施第三節(jié) 隧道及地下工程的建設(shè)特點與研究方法一、隧道及地下工程的建設(shè)特點二、隧道及地下工程的研究方法第四節(jié) 圍巖強度及壓力理論研究一、圍巖強度理論研究二、圍巖壓力理論研究第五節(jié) 隧道及地下工程設(shè)計理論與方法一、設(shè)計理論二、設(shè)計方法三、盾構(gòu)管片襯砌設(shè)計計算方法的思考四、洞門及洞口段設(shè)計第六節(jié) 我國隧道及地下工程建設(shè)理念與要點一、隧道及地下工程建設(shè)理念二、隧道及地下工程設(shè)計原則三、隧道及地下工程施工方法四、主要施工方法要點第二章 鉆爆法隧道施工技術(shù)第一節(jié) 鉆爆法隧道施工綜述一、鉆爆法隧道施工特點二、鉆爆法施工選擇原則三、鉆爆法開挖隧道的發(fā)展趨勢第二節(jié) 鉆爆法隧道施工技術(shù)要點一、進行綜合性的超前預(yù)報，并將其納入正常的施工工序二、初期支護要強，承受全部荷載，二次襯砌作為安全儲備三、盡可能多采用網(wǎng)構(gòu)鋼拱架，少用型鋼拱架四、軟弱地層取消系統(tǒng)錨桿，只在拱架接頭處設(shè)鎖腳錨管五、軟弱及有水地層采用潮噴混凝土，不提倡采用濕噴混凝土六、無釘鋪設(shè)防水板，采用復(fù)合式襯砌形式七、無紡布后部設(shè)置系統(tǒng)排水盲管，取消中部排水溝八、軟弱圍巖宜采用正臺階法施工，臺階長度為1～1.5倍洞徑九、大斷面硬巖隧道宜采用小導(dǎo)坑超前爆破開挖法施工十、隧道不宜采用預(yù)裂爆破，而應(yīng)采用光面爆破十一、長大雙洞隧道宜采用巷道式射流通風(fēng)技術(shù)第三節(jié) 鉆爆法隧道施工一、鉆爆開挖作業(yè)線二、裝運作業(yè)線三、初期支護作業(yè)線四、二次襯砌作業(yè)線第四節(jié) 鉆爆法隧道施工輔助作業(yè)線一、防排水作業(yè)線二、施工通風(fēng)作業(yè)線三、測量與量測第五節(jié) 長大隧道快速施工一、長大隧道快速施工難點二、輔助坑道的設(shè)置原則三、設(shè)置平行導(dǎo)坑，實現(xiàn)長大隧道的快速施工第三章 特殊圍巖隧道施工及地質(zhì)災(zāi)害防治要點第一節(jié) 特殊圍巖隧道施工概述一、特殊圍巖的判別二、高風(fēng)險隧道施工必須進行地質(zhì)超前預(yù)報三、地質(zhì)災(zāi)害防治中應(yīng)重視的問題第二節(jié) 幾類特殊圍巖施工技術(shù)要點一、煤層瓦斯隧道二、高地應(yīng)力隧道三、巖溶及高壓富水隧道四、濕陷性黃土隧道五、膨脹巖隧道六、斷層及巖堆體隧道七、流沙隧道八、高原凍土隧道第三節(jié) 地質(zhì)超前預(yù)報綜述一、地質(zhì)超前預(yù)報目的及程序二、地質(zhì)超前探測作業(yè)特點三、地質(zhì)超前預(yù)報主要方法四、地質(zhì)超前預(yù)報常用探測技術(shù)五、高風(fēng)險不良地質(zhì)預(yù)報要點六、涌水量預(yù)測方法七、塊體理論與隧道圍巖穩(wěn)定預(yù)測第四章 淺埋暗挖施工技術(shù)第一節(jié) 概述一、工程特點二、淺埋暗挖法施工基本原則三、淺埋暗挖法“18字方針”四、淺埋暗挖法發(fā)展趨勢第二節(jié) 淺埋暗挖隧道地質(zhì)與環(huán)境調(diào)查一、工程地質(zhì)調(diào)查二、水文地質(zhì)調(diào)查三、工程環(huán)境調(diào)查第三節(jié) 開挖方法一、開挖方法的選擇二、全斷面開挖方法三、臺階法施工四、分部開挖法五、特大斷面施工第四節(jié) 復(fù)雜條件下的淺埋暗挖施工一、有水條件下的淺埋暗挖施工二、聯(lián)拱、小間距隧道施工三、鄰近隧道施工四、軟硬不均地層淺埋鉆爆施工五、山嶺隧道淺埋段施工第五節(jié) 淺埋暗挖法防塌限沉技術(shù)一、隧道防塌技術(shù)二、地表沉降控制技術(shù)第六節(jié) 樁基托換及洞內(nèi)樁基拆除一、施工要點二、工程實例第七節(jié) 監(jiān)控量測技術(shù)一、體系設(shè)計二、監(jiān)控量測實施三、監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)四、監(jiān)控量測反饋程序五、監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的采集、分析、預(yù)測六、監(jiān)測管理體系七、遠程自動監(jiān)測技術(shù)八、運營期間監(jiān)控量測第五章 明挖法設(shè)計與施工第一節(jié) 概述一、前言二、國內(nèi)外發(fā)展概況三、明挖法的優(yōu)缺點四、明挖法種類及適用范圍五、明挖法基坑破壞形式六、明挖法基坑施工原則第二節(jié) 深基坑設(shè)計計算的主要內(nèi)容一、概述二、支護結(jié)構(gòu)的分類三、設(shè)計基礎(chǔ)工作四、支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論五、基坑側(cè)壁安全等級及重要性系數(shù)六、深基坑支護體系計算的主要內(nèi)容七、圍護結(jié)構(gòu)的選型原則和適用條件八、土壓力理論及荷栽計算方法第三節(jié) 深基坑設(shè)計計算理論和方法一、概速二、圍護結(jié)構(gòu)主要計算方法三、放坡開挖四、土釘支護五、錨索支護六、樁(墻)支護七、基坑穩(wěn)定性驗算八、支撐體系設(shè)計計算第四節(jié) 圍護結(jié)構(gòu)和支撐體系施工一、圍護結(jié)構(gòu)施工二、內(nèi)支撐體系施工第五節(jié) 土方開挖與主體結(jié)構(gòu)施工一、放坡明挖法施工二、垂直明挖法施工三、蓋挖順作法施工四、蓋挖逆作法施工五、蓋挖半逆作法施工六、結(jié)構(gòu)防排水施工第六節(jié) 施工監(jiān)控量測一、概述二、施工監(jiān)測的目的三、監(jiān)測范圍和控制點四、主要監(jiān)測項目五、監(jiān)測頻率六、測點埋設(shè)方法七、監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)八、監(jiān)控量測實施過程……第七章 盾構(gòu)法設(shè)計與施工第八章 沉埋管段隧道修建技術(shù)第九章 輔助施工法第十章 水下隧道第十一章 隧道及地下工程建設(shè)風(fēng)險管理主要參考文獻

章節(jié)摘錄

　?。?）初期支護由鋼筋網(wǎng)、鋼拱架、噴混凝土組成，鋼拱架接頭連接處設(shè)鎖腳錨管（灌漿）。　?。?）在軟弱地層中取消系統(tǒng)錨桿；頂部錨桿施作危險，處于圍巖脫離區(qū)，不論地層軟硬，均應(yīng)取消?！　。?）軟弱及有水地層應(yīng)采用潮噴混凝土，不提倡濕噴混凝土?！　。?）應(yīng)采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)形式，初期支護和二次模筑襯砌之間必須設(shè)防水隔離層，防水板采用半包（仰拱不設(shè)防水板），不采用全包（全斷面設(shè)封閉的防水板），以保證二次襯砌不受水壓。采用無釘鋪設(shè)防水板，無紡布后部必須設(shè)置系統(tǒng)排水盲管，將水排入邊溝?！　。?0）取消中部排水溝。將水引入道床下的理念是錯誤的，實踐證明，這樣做施工難度大，破壞圍巖嚴重，易堵塞，建成后翻漿冒泥，難維修，造成道床開裂，承載力下降?！　。?1）輔助坑道的設(shè)置，應(yīng)首先考慮設(shè)置平行導(dǎo)坑，反對多設(shè)斜、豎井的長隧短打法。據(jù)統(tǒng)計，平導(dǎo)可使正洞開挖速度提高2倍，而斜井施工速度是正洞的1／2，豎井施工速度是正洞工速度的1／10～3／10。平導(dǎo)設(shè)置更有利于射流巷道施工通風(fēng)，可實現(xiàn)長距離隧道施工，堵頭施工采用無軌可實現(xiàn)大于或等于10km的通風(fēng)長度?！　。?2）軟弱圍巖宜采用正臺階法施工，臺階長度為1～1.5倍洞徑，摒棄長、中、微臺階施工?？紤]圍巖穩(wěn)定及施工工藝可行，第一個上臺階高度以2.Sm為宜，小導(dǎo)管長度為臺階高度加1m?！　。?3）支護結(jié)構(gòu)施工順序應(yīng)遵循初期支護從上向下施作，二次模筑襯砌則從下向上施作。　?。?4）隧道宜近不宜聯(lián)。設(shè)計宜采用小間距隧道，兩隧道結(jié)構(gòu)外之間圍巖的夾層厚度可小到0.5m左右。

編輯推薦

　　要想取得一個重大成果，發(fā)現(xiàn)一個重大定律，建設(shè)一個宏偉工程，我親身體會必須有兩個結(jié)合、一個團結(jié)：一是自然科學(xué)、社會科學(xué)、技術(shù)科學(xué)三者之間的結(jié)合；二是自己所從事的專業(yè)與其他專業(yè)之間的結(jié)合。兩個結(jié)合能互相影響，互相滲透，互相啟發(fā)，互相利用，這種結(jié)臺才能有所發(fā)觀。有所剖新。兩個結(jié)合需要很多人參與，需要大兵團作戰(zhàn)，因此，必須以身作則，淡薄名利，才能搞好一個團結(jié)。那種只專一點，不顧全面，不尊重別人；追求名利，見利忘義，小作坊式的思想方法和工作方法是絕對成不了氣候的。與工程師共勉——王夢恕　　我的座右銘是“物我兩忘，榮辱不驚”?！鯄羲?/pre>





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