本书按照最新的铁路及公路隧道设计规范及施工规范要求编写,内容编排上考虑了职业教育情境式教学的要求,共编排14个学习情境,重点讲述了隧道构造及围岩分级、隧道施工方法、隧道施工组织及隧道监控量测技术,力求使学生全面掌握隧道施工的相关知识,并在未来的工作岗位中能合理运用和拓展创新。为便于自学,每个部分均对学习情境进行了描述,明确了学生需要达到的知识和能力目标,并通过案例引入的方法加深学生对所学内容的理解。
本书配套有丰富的线上学习资源,包括工程案例、视频、专业文献及规范等,并开发了在线开放课程《隧道工程施工》供读者网上学习。
本书可作为高职高专城市轨道交通工程技术、道路与铁道工程技术等专业的教材,也可供相关建筑工人及技术人员参考。
学习情境1 隧道工程认知1
1.1 隧道工程概念及分类 1
1.1.1 隧道工程与地下工程的关系 1
1.1.2 隧道及隧道工程概念 3
1.1.3 隧道工程特点 3
1.1.4 隧道分类 4
1.2 隧道工程发展及前景 5
1.2.1 隧道工程发展及现状 5
1.2.2 隧道发展前景 6
思考题 9
学习情境2 隧道工程地质环境及围岩分级10
2.1 隧道工程地质环境调查与勘测内容及要求 10
2.1.1 隧道工程地质环境调查与勘测内容 10
2.1.2 初测、定测阶段勘测要求 12
2.2 地质超前预报 13
2.2.1 地质超前预报内容 13
2.2.2 地质超前预报方法 13
2.2.3 地质超前预报方法的应用原则 16
2.3 隧道工程地质环境 16
2.3.1 地层特性 16
2.3.2 地应力状态 20
2.3.3 地应力的测量方法 26
2.4 隧道围岩稳定性及围岩分级 34
2.4.1 隧道围岩稳定性及影响因素 34
2.4.2 围岩分级 36
思考题 44
学习情境3 隧道构造认知45
3.1 洞门类型及构造认知 45
3.1.1 隧道洞门概念及作用 45
3.1.2 隧道洞门形式 46
3.1.3 隧道洞门构造设计及施工要求 48
3.2 明洞类型及构造认知 49
3.2.1 明洞概念及适用条件 49
3.2.2 明洞类型 49
3.2.3 明洞构造要求 52
3.3 洞身初期支护构造认知 53
3.3.1 初期支护的基本概念及特点 53
3.3.2 锚杆认知 53
3.3.3 钢架认知 57
3.3.4 钢筋网认知 59
3.3.5 喷射混凝土认知 60
3.3.6 联合支护的构造要求 62
3.4 洞身二次衬砌构造认知 62
3.4.1 二次衬砌与初期支护的关系 62
3.4.2 二次衬砌构造 63
3.5 隧道防排水设施认知 64
3.5.1 隧道防排水概念 64
3.5.2 隧道“防水”体系 65
3.5.3 隧道“排水”体系 69
3.5.4 隧道“截水”体系 73
3.5.5 隧道“堵水”体系 74
3.6 隧道超前预支护类型及构造认知 74
3.6.1 超前锚杆概念及构造 74
3.6.2 超前小导管概念及构造 75
3.6.3 管棚概念及构造 76
思考题 79
学习情境4 隧道洞口施工80
4.1 洞口截排水工程施工 81
4.2 边仰坡开挖及防护 81
4.3 套拱施工 82
4.4 施作超前管棚 85
思考题 87
学习情境5 隧道明洞施工88
5.1 明洞土石方开挖及坡面防护 89
5.2 明洞衬砌施工 89
5.3 明洞回填 90
思考题 91
学习情境6 选择隧道掘进方法92
6.1 隧道掘进方法及选择 92
6.1.1 隧道掘进方法概念及类型 92
6.1.2 隧道掘进方法选择 95
6.2 隧道施工方法及选择 97
6.2.1 传统矿山法 97
6.2.2 新奥法 100
6.2.3 隧道施工方法的选择 107
思考题 108
学习情境7 隧道钻爆法设计及施工109
7.1 炸药化学变化及爆破破岩作用机理 110
7.1.1 炸药化学变化 110
7.1.2 爆破破岩作用机理 110
7.2 选择爆破器材 112
7.2.1 炸药性能指标 112
7.2.2 隧道工程中常见的炸药类型 113
7.2.3 装药结构形式 115
7.3 选择起爆器材及起爆方法 116
7.3.1 常见起爆方法及起爆器材 117
7.3.2 起爆方法选择原则 121
7.3.3 起爆网络选择及布置 121
7.4 布置炮眼 125
7.4.1 炮眼种类及作用 125
7.4.2 选择掏槽形式 127
7.4.3 炮眼的布置原则和方法 130
7.4.4 炮眼布置的几种常见方式 130
7.5 隧道爆破参数设计 131
7.5.1 炮眼直径设计 131
7.5.2 炮眼数量设计 131
7.5.3 炮眼深度设计 133
7.5.4 装药量设计 133
7.6 周边眼控制爆破设计 133
7.6.1 控制爆破方式及异同点 133
7.6.2 光面爆破参数设计及技术措施 134
7.6.3 预裂爆破参数设计 135
7.7 常见凿岩机具及选型 136
7.7.1 凿岩机及选型 136
7.7.2 空压机选型及设计 137
7.8 钻爆施工 139
7.8.1 钻爆施工过程 139
7.8.2 盲炮的预防与处理 141
思考题 143
学习情境8 装碴及运输144
8.1 选择装碴运输作业形式 144
8.2 选择装碴运输机具 145
8.3 计算装碴量及装碴效率 148
8.4 轨道布置及运输组织 148
思考题 150
学习情境9 施作初期支护151
9.1 架设钢架 151
9.2 挂钢筋网 153
9.3 施作锚杆 154
9.4 喷射混凝土 157
9.4.1 喷射混凝土类型 157
9.4.2 湿喷工艺 157
9.4.3 干喷工艺 160
思考题 162
学习情境10 隧道防排水施工163
10.1 施工准备 164
10.2 排水盲管施工 165
10.2.1 环向排水半管施工 166
10.2.2 纵向排水管施工 166
10.2.3 横向排水管施工 166
10.2.4 排水管安装质量检查 167
10.3 防水板施工 167
10.3.1 铺设前的准备 167
10.3.2 台车就位 168
10.3.3 铺设土工布 168
10.3.4 铺设防水板 169
10.3.5 固定防水板 169
10.3.6 防水板焊接 169
10.3.7 施工注意事项 170
10.3.8 质量检查 170
10.4 施工缝、变形缝防水施工 171
10.4.1 外贴式止水带施工 171
10.4.2 中埋式止水带施工 171
10.4.3 止水带施工控制要点 172
10.4.4 止水带施工控制 172
10.4.5 遇水膨胀橡胶止水条施工 173
思考题 173
学习情境11 施作二次衬砌174
11.1 施工要求及注意事项 175
11.2 选择模板类型 176
11.2.1 常见二次衬砌模板类型 176
11.2.2 整体移动式模板台车的施工工艺 177
11.3 钢筋工程施工 178
11.3.1 衬砌钢筋定位及安装 178
11.3.2 衬砌钢筋连接 178
11.3.3 衬砌钢筋施工要求 179
11.3.4 衬砌钢筋质量检查及验收 179
11.4 混凝土工程施工 180
11.5 施作仰拱 181
11.5.1 仰拱的作用及施工要求 181
11.5.2 仰拱施工工艺及质量控制 182
11.6 施作拱墙 184
11.6.1 拱墙施工工艺 184
11.6.2 混凝土缺陷处理 185
11.6.3 质量检查方法 185
11.6.4 二次衬砌背后脱空防治 187
思考题 188
学习情境12 隧道施工通风189
12.1 隧道通风必要性认识 189
12.1.1 隧道施工通风的作用 189
12.1.2 隧道施工作业有害物质 190
12.1.3 隧道施工环境卫生标准 191
12.2 隧道通风主要方式及选择 191
12.2.1 风管通风 192
12.2.2 巷道通风 193
12.2.3 通风方式的选择 193
12.3 隧道通风设备 194
12.3.1 风机类型及选择 194
12.3.2 风管类型及选择 194
12.3.3 风机及风管布置 195
12.4 隧道施工通风计算 195
12.4.1 风量计算 195
12.4.2 风压计算 198
12.5 隧道通风管理 198
12.5.1 通风管理项目 198
12.5.2 通风应急处理 198
思考题 199
学习情境13 隧道施工监控量测200
13.1 监控量测目的及意义 200
13.1.1 监控量测概念 200
13.1.2 监控量测的必要性 201
13.1.3 隧道监控量测的目的 201
13.2 隧道施工监控量测总体要求及方案制订 202
13.2.1 隧道施工监控量测总体要求 202
13.2.2 隧道施工监控量测方案制订 202
13.3 隧道施工监控量测项目及方法 203
13.3.1 隧道施工监控量测项目 203
13.3.2 隧道施工监控量测内容和方法 204
13.4 隧道施工量测数据处理及应用 209
13.4.1 隧道施工监控量测数据处理 209
13.4.2 隧道施工监控量测数据的应用 210
思考题 212
学习情境14 隧道辅助坑道施工213
14.1 隧道辅助坑道设置的意义及要求 213
14.2 隧道辅助坑道类型及特点 214
14.2.1 横洞 214
14.2.2 平行导坑 215
14.2.3 斜井 216
14.2.4 竖井 216
14.3 隧道辅助坑道施工 217
14.3.1 横洞施工 217
14.3.2 平行导坑施工 218
14.3.3 斜井施工 218
14.3.4 竖井施工 219
思考题 220
参考文献 221
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