地下工程施工

第1章 鑽爆法施工 1
案例導讀 1
討論 2
1.1 岩體的工程分級 2
1.1.1 岩石強度 3
1.1.2 圍岩穩定性 4
1.2 主要施工方法介紹 7
1.2.1 礦山法 7
1.2.2 新奧法 8
1.2.3 淺埋暗挖法 8
1.2.4 挪威法 8
1.2.5 新意法 9
1.2.6 對比分析 9
1.3 斷面選擇 11
1.3.1 斷面形式 11
1.3.2 考慮因素 12
1.4 基本開挖方法 12
1.4.1 全斷面法 12
1.4.2 臺階法 14
1.4.3 導洞法 16
1.4.4 中隔壁法 21
1.4.5 交叉中隔壁法 22
1.4.6 中洞法 24
1.4.7 拱蓋法 26
1.5 工法轉換 28
1.6 爆破 29
1.6.1 爆破作業 31
1.6.2 延時爆破 34
1.6.3 光面爆破 34
1.7 出渣 35
1.7.1 裝渣工作 35
1.7.2 運輸工作 36
1.8 支護技術 37
1.8.1 錨杆支護 38
1.8.2 噴射混凝土支護 42
1.8.3 錨噴聯合支護 45
1.8.4 模築混凝土襯砌 48
1.8.5 超前支護 51
1.8.6 超前地質預報 53
1.9 通風 53
思考題與習題 54

第2章 盾構法施工 55
案例導讀 55
討論 55
2.1 盾構機的基本構造 57
2.2 盾構機的分類 60
2.3 盾構機的始發和接收 65
2.3.1 盾構工作井 65
2.3.2 洞口加固 65
2.3.3 基座與後座 66
2.3.4 始發 68
2.3.5 接收 69
2.4 正常掘進 69
2.4.1 土壓平衡盾構掘進 70
2.4.2 泥水平衡盾構掘進 70
2.4.3 特殊地段掘進 70
2.4.4 壁後注漿 70
2.4.5 盾構姿態控制 70
2.5 襯砌 71
2.5.1 幾何尺寸 71
2.5.2 管片拼裝 72
思考題與習題 74

第3章 岩石隧道掘進機法施工 75
案例導讀 75
討論 76
3.1 類型及構造 79
3.1.1 敞開式TBM 79
3.1.2 護盾式TBM 83
3.1.3 迴圈作業原理 85
3.1.4 分次擴孔掘進式 88
3.2 TBM 法施工 88
3.2.1 施工準備 88
3.2.2 掘進作業 89
3.2.3 支護作業 89
3.2.4 出渣與運輸 90
3.2.5 超前預報技術 90
3.2.6 特殊洞段施工關鍵技術 92
3.2.7 通風除塵 94
思考題與習題 95

第4章 頂管法施工 96
案例導讀 96
討論 96
4.1 頂管法施工的發展與分類 97
4.1.1 頂管法施工的發展 97
4.1.2 頂管法施工的分類 98
4.2 頂管分類及其選型 98
4.2.1 手掘式頂管 98
4.2.2 土壓平衡頂管 101
4.2.3 泥水平衡頂管 103
4.2.4 頂管的選型 106
4.3 工作井佈置 107
4.3.1 工作井的形式與尺寸 107
4.3.2 工作井的位置與數量 108
4.3.3 工作井的結構形式與選擇 108
4.3.4 頂進工作井的佈置 109
4.4 長距離頂管 111
4.4.1 增大主頂油缸頂力 111
4.4.2 減阻措施 111
4.4.3 增設中繼間 112
4.4.4 降低開挖面正面頂進阻力的措施 115
4.5 頂管工程計算 116
4.5.1 頂管頂力的計算 116
4.5.2 頂管後座牆的穩定性驗算 117
4.6 管節接縫防水 117
4.6.1 鋼管介面 117
4.6.2 鋼筋混凝土管節接縫防水 117
4.7 施工作業 119
4.7.1 施工準備工作 119
4.7.2 頂進 120
4.7.3 壓注泥漿 120
4.7.4 測量 121
4.7.5 通風 121
4.7.6 糾偏 121
思考題與習題 122

第5章 沉管法施工 123
案例導讀 123
討論 123
5.1 沉管隧道的基本結構 124
5.1.1 沉管隧道橫斷面結構 124
5.1.2 沉管隧道縱斷面結構 126
5.2 沉管法施工工藝及特點 127
5.2.1 沉管法施工工藝 127
5.2.2 沉管法施工的特點 127
5.3 幹塢 128
5.3.1 移動幹塢 129
5.3.2 固定幹塢 129
5.4 管段製作 133
5.4.1 鋼殼混凝土管段製作 133
5.4.2 鋼筋混凝土矩形管段製作 133
5.5 基槽開挖與航道疏浚 137
5.5.1 沉管基槽開挖 137
5.5.2 航道疏浚 140
5.6 管段出塢、浮運與沉放 140
5.6.1 管段出塢 140
5.6.2 管段浮運 140
5.6.3 管段沉放 143
5.7 基礎處理 149
5.7.1 先鋪法 149
5.7.2 後填法 150
5.8 覆土回填 153
思考題與習題 154

第6章 沉井法施工 155
案例導讀 155
討論 155
6.1 沉井的分類 156
6.1.1 按沉井平面形狀分類 156
6.1.2 按沉井立面形狀分類 157
6.2 沉井的構造 158
6.2.1 井壁 158
6.2.2 刃腳 159
6.2.3 內隔牆 160
6.2.4 上、下橫樑及框架 160
6.2.5 井孔 160
6.2.6 封底及頂蓋 160
6.3 沉井法施工 161
6.3.1 旱地沉井施工 161
6.3.2 水中沉井施工 164
6.3.3 沉井施工中的常見問題及處理方法 165
思考題與習題 167

第7章 蓋挖法施工 168
案例導讀 168
討論 169
7.1 蓋挖順作法 170
7.2 蓋挖逆作法 171
7.2.1 蓋挖逆作法施工原理及優缺點 171
7.2.2 蓋挖逆作法施工 172
思考題與習題 177

第8章 地下工程防水 178
案例導讀 178
討論 178
8.1 地下工程防水原則與防水等級 178
8.1.1 地下工程防水原則 179
8.1.2 地下工程防水等級 179
8.1.3 防水設防要求 180
8.2 地下工程混凝土結構防水 181
8.2.1 防水混凝土 181
8.2.2 水泥砂漿防水層 184
8.3 盾構法隧道防水 187
8.3.1 盾構法隧道防水的分類 187
8.3.2 盾構法隧道防水的內容及特點 187
8.3.3 盾構法隧道防水施工 188
思考題與習題 192

第9章 地下工程施工監測 193
案例導讀 193
討論 193
9.1 地下工程監測的意義 193
9.2 監測方案編制 194
9.2.1 監測方案編制的基礎資料 194
9.2.2 監測方案的設計原則 194
9.2.3 監測方案的編制步驟 194
9.2.4 監測方案的主要內容 195
9.3 施工監測的組織與實施 195
9.3.1 監測的前期準備工作 195
9.3.2 監測實施階段 195
9.4 施工監測內容 197
9.5 施工監測方法與技術 199
9.5.1 水準位移監測 199
9.5.2 豎向位移監測 200
9.5.3 支護結構變形監測 201
9.5.4 支護結構內力監測 202
9.5.5 地下水土壓力和變形監測 204
9.5.6 建築物變形監測 205
9.5.7 地下管線變形監測 207
思考題與習題 208

參考文獻 209

自工業革命以來，資源和財富在空間上的高度集聚，推動了世界各國的城鎮化進程。城市地下空間的開發利用正是在此背景下，歷經300餘年，從淺層利用到大規模開發，從解決城市問題到提升城市競爭力，空間資源的集約複合利用已經被視作支撐城市現代化持續發展的標準範式。通過地下空間開發利用，可在有限的城市土地資源上拓展生存空間，增加城市空間容量，形成城市地面空間、上部空間和城市地下空間協調發展的城市空間新格局。中國已成為世界地下空間領軍大國。

地下工程施工技術是土木工程專業、城市地下空間專業、礦井建設專業、水利水電工程專業等的主幹課程之一。通過本課程的學習，學生應掌握地下施工技術的基本理論、方法和工藝流程，具備綜合運用專業知識解決實際問題以及從事地下工程施工的初步能力。本書的編寫，編者結合當前行業發展現狀，吸收了學科的最新理論和成果，取材面廣，內容豐富，儘量反映當前地下工程施工的主要工藝與技術，實用性較強。

本書由吉林建築大學牛雷和長春工程學院仲崇梅擔任主編，長春工程學院彭第擔任副主編。全書分為9章，第1、2、3章由牛雷編寫，第4章由彭第和長春工程學院章與非共同編寫，第5章由彭第編寫，第6章由仲崇梅編寫，第7章由吉林省建苑設計集團有限公司李佳陽編寫，第8、9章由長春工程學院楊明月編寫。

由於編寫時間和水準有限，書中難免存在不足之處，敬請廣大讀者批評指正。

編者
2021年6月