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第一章 总论 1

第一节 中国将是引领世界隧道及地下工程修建技术的国家 1

一、我国隧道及地下工程建设成就与发展 3

二、几个值得思考与探索的问题 12

第二节 隧道及地下工程的种类 15

一、山岭隧道 15

二、城市地下铁路 15

三、城市地铁、城际铁路 16

四、水下隧道 16

五、城市地下空间利用 19

六、地下环境工程 20

七、地下储油气库 20

八、水利工程 20

九、地下军工设施 20

第三节 隧道及地下工程的建设特点与研究方法 22

一、隧道及地下工程的建设特点 22

二、隧道及地下工程的研究方法 27

第四节 围岩强度及压力理论研究 32

一、围岩强度理论研究 32

二、围岩压力理论研究 35

第五节 隧道及地下工程设计理论与方法 38

一、设计理论 40

二、设计方法 44

三、盾构管片衬砌设计计算方法的思考 52

四、洞门及洞口段设计 58

第六节 我国隧道及地下工程建设理念与要点 61

一、隧道及地下工程建设理念 61

二、隧道及地下工程设计原则 62

三、隧道及地下工程施工方法 64

四、主要施工方法要点 64

第二章 钻爆法隧道施工技术 69

第一节 钻爆法隧道施工综述 69

一、钻爆法隧道施工特点 69

二、钻爆法施工选择原则 70

三、钻爆法开挖隧道的发展趋势 70

第二节 钻爆法隧道施工技术要点 72

一、进行综合性的超前预报，并将其纳入正常的施工工序 72

二、初期支护要强，承受全部荷载，二次衬砌作为安全储备 73

三、尽可能多采用网构钢拱架，少用型钢拱架 78

四、软弱地层取消系统锚杆，只在拱架接头处设锁脚锚管 80

五、软弱及有水地层采用潮喷混凝土，不提倡采用湿喷混凝土 84

六、无钉铺设防水板，采用复合式衬砌形式 86

七、无纺布后部设置系统排水盲管，取消中部排水沟 87

八、软弱围岩宜采用正台阶法施工，台阶长度为1～1.5倍洞径 89

九、大断面硬岩隧道宜采用小导坑超前爆破开挖法施工 92

十、隧道不宜采用预裂爆破，而应采用光面爆破 94

十一、长大双洞隧道宜采用巷道式射流通风技术 97

第三节 钻爆法隧道施工 101

一、钻爆开挖作业线 101

二、装运作业线 164

三、初期支护作业线 185

四、二次衬砌作业线 194

第四节 钻爆法隧道施工辅助作业线 209

一、防排水作业线 209

二、施工通风作业线 217

三、测量与量测 222

第五节 长大隧道快速施工 229

一、长大隧道快速施工难点 229

二、辅助坑道的设置原则 230

三、设置平行导坑，实现长大隧道的快速施工 231

第三章 特殊围岩隧道施工及地质灾害防治要点 237

第一节 特殊围岩隧道施工概述 237

一、特殊围岩的判别 238

二、高风险隧道施工必须进行地质超前预报 238

三、地质灾害防治中应重视的问题 239

第二节 几类特殊围岩施工技术要点 241

一、煤层瓦斯隧道 241

二、高地应力隧道 246

三、岩溶及高压富水隧道 251

四、湿陷性黄土隧道 252

五、膨胀岩隧道 253

六、断层及岩堆体隧道 255

七、流沙隧道 256

八、高原冻土隧道 257

第三节 地质超前预报综述 258

一、地质超前预报目的及程序 258

二、地质超前探测作业特点 258

三、地质超前预报主要方法 259

四、地质超前预报常用探测技术 261

五、高风险不良地质预报要点 266

六、涌水量预测方法 267

七、块体理论与隧道围岩稳定预测 270

第四章 浅埋暗挖施工技术 275

第一节 概述 275

一、工程特点 275

二、浅埋暗挖法施工基本原则 282

三、浅埋暗挖法“18字方针” 284

四、浅埋暗挖法发展趋势 284

第二节 浅埋暗挖隧道地质与环境调查 286

一、工程地质调查 286

二、水文地质调查 291

三、工程环境调查 295

第三节 开挖方法 296

一、开挖方法的选择 297

二、全断面开挖方法 302

三、台阶法施工 304

四、分部开挖法 306

五、特大断面施工 310

第四节 复杂条件下的浅埋暗挖施工 315

一、有水条件下的浅埋暗挖施工 315

二、联拱、小间距隧道施工 315

三、邻近隧道施工 326

四、软硬不均地层浅埋钻爆施工 335

五、山岭隧道浅埋段施工 339

第五节 浅埋暗挖法防塌限沉技术 342

一、隧道防塌技术 342

二、地表沉降控制技术 348

第六节 桩基托换及洞内桩基拆除 353

一、施工要点 354

二、工程实例 358

第七节 监控量测技术 359

一、体系设计 359

二、监控量测实施 361

三、监测控制标准 365

四、监控量测反馈程序 366

五、监控量测数据的采集、分析、预测 367

六、监测管理体系 368

七、远程自动监测技术 369

八、运营期间监控量测 379

第五章 明挖法设计与施工 380

第一节 概述 380

一、前言 380

二、国内外发展概况 380

三、明挖法的优缺点 383

四、明挖法种类及适用范围 383

五、明挖法基坑破坏形式 384

六、明挖法基坑施工原则 385

第二节 深基坑设计计算的主要内容 386

一、概述 386

二、支护结构的分类 386

三、设计基础工作 386

四、支护结构的设计理论 387

五、基坑侧壁安全等级及重要性系数 387

六、深基坑支护体系计算的主要内容 388

七、围护结构的选型原则和适用条件 388

八、土压力理论及荷载计算方法 389

第三节 深基坑设计计算理论和方法 401

一、概述 401

二、围护结构主要计算方法 401

三、放坡开挖 403

四、土钉支护 405

五、锚索支护 408

六、桩（墙）支护 411

七、基坑稳定性验算 414

八、支撑体系设计计算 416

第四节 围护结构和支撑体系施工 421

一、围护结构施工 421

二、内支撑体系施工 449

第五节 土方开挖与主体结构施工 452

一、放坡明挖法施工 452

二、垂直明挖法施工 458

三、盖挖顺作法施工 460

四、盖挖逆作法施工 463

五、盖挖半逆作法施工 464

六、结构防排水施工 464

第六节 施工监控量测 466

一、概述 466

二、施工监测的目的 466

三、监测范围和控制点 467

四、主要监测项目 467

五、监测频率 468

六、测点埋设方法 469

七、监测控制标准 475

八、监控量测实施过程 478

九、监测管理基准四级控制和预警 479

第六章 开敞式岩石掘进机与复合衬砌施工 480

第一节 概述 480

一、掘进机施工的特点 480

二、掘进机分类和衬砌方式 482

第二节 开敞式掘进机的结构及适应性分析 484

一、开敞式岩石掘进机的结构 484

二、开敞式掘进机适应性分析 507

第三节TBM施工组织与管理 516

一、TBM施工作业系统分析 516

二、TBM配套设施、人员、设备管理 518

三、TBM主要施工工艺组织管理 521

四、质量与安全管理 542

第四节 施工实例 542

一、大伙房引水隧洞 542

二、台湾雪山（坪林）隧道 547

第七章 盾构法设计与施工 551

第一节 综述 551

一、盾构分类 551

二、盾构主要系统简介 559

三、盾构法的特点、适用范围与选用原则 579

四、盾构法施工的基本原则 581

第二节 盾构的选型与设计要点 582

一、影响盾构选型的主要地质因素 582

二、工程环境因素对盾构选型的影响 584

三、盾构设计要点 584

四、主要经验与教训 585

第三节 盾构法隧道设计 585

一、勘察 585

二、总体设计 589

三、衬砌设计 591

四、防水设计 628

第四节 盾构法隧道施工 635

一、施工准备 635

二、盾构组装及调试 637

三、施工测量与方向控制 639

四、衬砌 643

五、盾构施工过程 652

六、盾构特殊施工方法 678

七、地表沉降与建筑物保护 683

八、施工监测及施工记录 689

第八章 沉埋管段隧道修建技术 691

第一节 概述 691

一、沉管隧道发展历史 691

二、沉管隧道修建技术的重大进步 694

三、沉管隧道的优缺点及适用条件 696

四、沉管隧道的分类、断面形式与选择 697

五、存在的问题及展望 699

第二节 干坞工程 700

一、干坞的类型与设计 700

二、固定干坞的修建 703

三、移动干坞 706

四、管节预制工厂 707

第三节 沉管段设计 709

一、管节长度确定 709

二、管段横断面形式的选择 710

三、结构荷载 712

四、钢筋混凝土管节结构受力分析与配筋 714

五、浮力设计 715

六、管节接头组成及防水设计 720

七、抗震设计 723

第四节 管节制作 724

一、混凝土工程 724

二、管节防裂技术 736

三、管节防水技术 745

四、管节辅助设施 750

第五节 基槽开挖 754

一、沉管段基槽开挖设计 754

二、水下基槽边坡稳定性 755

三、水下基槽开挖与施工 757

第六节 管节浮运、沉放与对接 762

一、浮运安全性分析与计算 762

二、浮运 766

三、沉放与对接 771

第七节 沉管段基础处理与基槽回填 785

一、国内外基础处理常用施工方法 786

二、灌砂法基础施工要点 791

三、回填施工 793

第八节 岸上工程 795

一、岸上段形式 795

二、岸上段的护岸形式 796

三、通风竖井 796

四、人工岛 796

五、最终接头 798

第九节 沉管隧道修建工程实例 799

一、生物岛—大学城沉管隧道工程 799

二、仑头—生物岛沉管隧道工程 801

第九章 辅助施工方法 803

第一节 概述 803

一、分类与应用范围 803

二、施工原则 805

第二节注浆法 812

一、注浆法原理 813

二、分类及应用范围 817

三、施工流程 819

四、施工要点 821

第三节 降水法 828

一、降水法原理 829

二、分类及应用范围 829

三、施工流程 829

四、施工要点 830

第四节 岩溶地区释能降压法 832

一、岩溶地区释能降压法原理 832

二、应用范围 832

三、施工工艺流程 832

四、施工要点 832

第五节 其他辅助施工方法 841

一、长管棚 841

二、水平旋喷法 846

三、注浆—冷冻法 849

第六节 隧道溶腔释能降压施工实例 851

一、溶腔突水概况 851

二、溶腔探测 851

三、溶腔释能降压施工 851

第十章 水下隧道 857

第一节 概述 857

一、国内外水下隧道工程建设现状和发展趋势 858

二、修建水下隧道的优越性 864

三、水下隧道工程建设原则 865

第二节 水下隧道基本施工方法及选择原则 866

一、水下隧道基本施工方法 867

二、水下隧道施工方法的选择原则 870

第三节 水下隧道修建方法及关键技术 875

一、钻爆法关键技术 876

二、盾构法关键技术 878

三、沉埋管段法关键技术 880

四、掘进机法关键技术 884

第四节 国内水下隧道工程实例 885

一、青岛胶州湾隧道工程 885

二、厦门东通道翔安海底隧道工程 887

三、长沙市浏阳河公路隧道工程 890

四、广深港狮子洋盾构铁路隧道工程 892

五、长江第一隧——武汉长江水下隧道工程 894

六、宁波甬江沉埋管段隧道工程 896

第五节 水下隧道修建需进一步研究的课题 897

一、安全技术 898

二、通风技术 898

三、监控技术 898

四、防水技术 898

五、海工混凝土技术 899

六、简化通风、照明、防灾、监控设备技术 899

第十一章 隧道及地下工程建设风险管理 900

第一节 概述 900

一、风险管理相关概念 901

二、风险分类 902

三、风险管理方法及一般程序 902

四、风险管理中的风险 905

五、建设阶段风险管理内容 907

第二节 现阶段风险管理中存在的问题 909

一、不合理的建设指标 910

二、缺乏规范的安全风险管理体系 910

三、安全风险管理责任主体不够合理，经费投入不够 911

四、工程监测缺乏规范与管理，风险管理水平不高 912

五、技术指南、标准不能满足管理要求 912

六、缺乏适合的信息化管理平台 912

第三节 风险管理需研究的问题 912

一、避免风险传递与累加的研究 912

二、风险评估体系研究 913

三、动态设计和施工模式中技术层面的风险管理研究 913

四、工期与造价的合理性研究 913

五、风险责任主体与风险转化问题研究 914

六、超前地质预报技术与风险评估理论研究 914

七、设计理论及勘察施工技术研究 915

八、城市地下工程防灾体系研究 915

九、浅埋暗挖施工风险管理 915

十、明挖法施工风险管理 916

十一、盾构法施工风险分析 916

十二、水下隧道钻爆法施工风险管理研究 918

主要参考文献 919

跋 923