地下工程施工（牛雷）

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自工业革命以来，资源和财富在空间上的高度集聚，推动了世界各国的城镇化进程。城市地下空间的开发利用正是在此背景下，历经300余年，从浅层利用到大规模开发，从解决城市问题到提升城市竞争力，空间资源的集约复合利用已经被视作支撑城市现代化持续发展的标准范式。通过地下空间开发利用，可在有限的城市土地资源上拓展生存空间，增加城市空间容量，形成城市地面空间、上部空间和城市地下空间协调发展的城市空间新格局。中国已成为世界地下空间领军大国。
地下工程施工技术是土木工程专业、城市地下空间专业、矿井建设专业、水利水电工程专业等的主干课程之一。通过本课程的学习，学生应掌握地下施工技术的基本理论、方法和工艺流程，具备综合运用专业知识解决实际问题以及从事地下工程施工的初步能力。本书的编写，编者结合我国当前行业发展现状，吸收了学科的最新理论和成果，取材面广，内容丰富，尽量反映当前地下工程施工的主要工艺与技术，实用性较强。
本书由吉林建筑大学牛雷和长春工程学院仲崇梅担任主编，长春工程学院彭第担任副主编。全书分为9章，第1、2、3章由牛雷编写，第4章由彭第和长春工程学院章与非共同编写，第5章由彭第编写，第6章由仲崇梅编写，第7章由吉林省建苑设计集团有限公司李佳阳编写，第8、9章由长春工程学院杨明月编写。
由于编写时间和水平有限，书中难免存在不足之处，敬请广大读者批评指正。

编者
2021年6月

《地下工程施工》较详细地介绍了公路隧道、城市地下空间等地下工程中较普遍且经常采用的施工技术与方法。本书简单易学，图文并茂，全书共分9章，内容包括钻爆法施工、盾构法施工、岩石隧道掘进机法施工、顶管法施工、沉管法施工、沉井法施工、盖挖法施工、地下工程防水以及地下工程施工监测。
本书为高等院校土木类专业教材，可作为土木工程专业的隧道与地下工程方向以及城市地下空间工程等专业的师生教学用书，同时也可供现场工程技术人员学习参考。

第1章 钻爆法施工                1
案例导读                  1
讨论                   2
1.1 岩体的工程分级               2
1.1.1 岩石强度               3
1.1.2 围岩稳定性              4
1.2 主要施工方法介绍              7
1.2.1 矿山法               7
1.2.2 新奥法               8
1.2.3 浅埋暗挖法              8
1.2.4 挪威法               8
1.2.5 新意法               9
1.2.6 对比分析               9
1.3 断面选择                11
1.3.1 断面形式              11
1.3.2 考虑因素              12
1.4 基本开挖方法               12
1.4.1 全断面法              12
1.4.2 台阶法               14
1.4.3 导洞法               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 拱盖法               26
1.5 工法转换                28
1.6 爆破                 29
1.6.1 爆破作业              31
1.6.2 延时爆破              34
1.6.3 光面爆破              34
1.7 出渣                 35
1.7.1 装渣工作              35
1.7.2 运输工作              36
1.8 支护技术                37
1.8.1 锚杆支护              38
1.8.2 喷射混凝土支护             42
1.8.3 锚喷联合支护             45
1.8.4 模筑混凝土衬砌             48
1.8.5 超前支护              51
1.8.6 超前地质预报             53
1.9 通风                 53
思考题与习题                54

第2章 盾构法施工               55
案例导读                 55
讨论                  55
2.1 盾构机的基本构造              57
2.2 盾构机的分类               60
2.3 盾构机的始发和接收              65
2.3.1 盾构工作井              65
2.3.2 洞口加固              65
2.3.3 基座与后座              66
2.3.4 始发               68
2.3.5 接收               69
2.4 正常掘进                69
2.4.1 土压平衡盾构掘进            70
2.4.2 泥水平衡盾构掘进            70
2.4.3 特殊地段掘进             70
2.4.4 壁后注浆              70
2.4.5 盾构姿态控制             70
2.5 衬砌                 71
2.5.1 几何尺寸              71
2.5.2 管片拼装              72
思考题与习题                74

第3章 岩石隧道掘进机法施工             75
案例导读                 75
讨论                  76
3.1 类型及构造                79
3.1.1 敞开式TBM              79
3.1.2 护盾式TBM              83
3.1.3 循环作业原理             85
3.1.4 分次扩孔掘进式             88
3.2 TBM 法施工               88
3.2.1 施工准备              88
3.2.2 掘进作业              89
3.2.3 支护作业              89
3.2.4 出渣与运输              90
3.2.5 超前预报技术             90
3.2.6 特殊洞段施工关键技术           92
3.2.7 通风除尘              94
思考题与习题                95

第4章 顶管法施工               96
案例导读                 96
讨论                  96
4.1 顶管法施工的发展与分类             97
4.1.1 顶管法施工的发展            97
4.1.2 顶管法施工的分类            98
4.2 顶管分类及其选型              98
4.2.1 手掘式顶管              98
4.2.2 土压平衡顶管             101
4.2.3 泥水平衡顶管             103
4.2.4 顶管的选型              106
4.3 工作井布置               107
4.3.1 工作井的形式与尺寸            107
4.3.2 工作井的位置与数量            108
4.3.3 工作井的结构形式与选择           108
4.3.4 顶进工作井的布置            109
4.4 长距离顶管               111
4.4.1 增大主顶油缸顶力            111
4.4.2 减阻措施              111
4.4.3 增设中继间              112
4.4.4 降低开挖面正面顶进阻力的措施         115
4.5 顶管工程计算               116
4.5.1 顶管顶力的计算             116
4.5.2 顶管后座墙的稳定性验算           117
4.6 管节接缝防水               117
4.6.1 钢管接口              117
4.6.2 钢筋混凝土管节接缝防水           117
4.7 施工作业                119
4.7.1 施工准备工作             119
4.7.2 顶进               120
4.7.3 压注泥浆              120
4.7.4 测量               121
4.7.5 通风               121
4.7.6 纠偏               121
思考题与习题                122

第5章 沉管法施工               123
案例导读                 123
讨论                  123
5.1 沉管隧道的基本结构             124
5.1.1 沉管隧道横断面结构            124
5.1.2 沉管隧道纵断面结构            126
5.2 沉管法施工工艺及特点             127
5.2.1 沉管法施工工艺             127
5.2.2 沉管法施工的特点            127
5.3 干坞                 128
5.3.1 移动干坞              129
5.3.2 固定干坞              129
5.4 管段制作                133
5.4.1 钢壳混凝土管段制作            133
5.4.2 钢筋混凝土矩形管段制作           133
5.5 基槽开挖与航道疏浚             137
5.5.1 沉管基槽开挖             137
5.5.2 航道疏浚              140
5.6 管段出坞、浮运与沉放             140
5.6.1 管段出坞              140
5.6.2 管段浮运              140
5.6.3 管段沉放              143
5.7 基础处理                149
5.7.1 先铺法               149
5.7.2 后填法               150
5.8 覆土回填                153
思考题与习题                154

第6章 沉井法施工               155
案例导读                 155
讨论                  155
6.1 沉井的分类               156
6.1.1 按沉井平面形状分类            156
6.1.2 按沉井立面形状分类            157
6.2 沉井的构造               158
6.2.1 井壁               158
6.2.2 刃脚               159
6.2.3 内隔墙               160
6.2.4 上、下横梁及框架            160
6.2.5 井孔               160
6.2.6 封底及顶盖              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 沉井施工中的常见问题及处理方法         165
思考题与习题                167

第7章 盖挖法施工               168
案例导读                 168
讨论                  169
7.1 盖挖顺作法               170
7.2 盖挖逆作法               171
7.2.1 盖挖逆作法施工原理及优缺点          171
7.2.2 盖挖逆作法施工             172
思考题与习题                177

第8章 地下工程防水               178
案例导读                 178
讨论                  178
8.1 地下工程防水原则与防水等级           178
8.1.1 地下工程防水原则            179
8.1.2 地下工程防水等级            179
8.1.3 防水设防要求             180
8.2 地下工程混凝土结构防水            181
8.2.1 防水混凝土              181
8.2.2 水泥砂浆防水层             184
8.3 盾构法隧道防水              187
8.3.1 盾构法隧道防水的分类           187
8.3.2 盾构法隧道防水的内容及特点          187
8.3.3 盾构法隧道防水施工            188
思考题与习题                192

第9章 地下工程施工监测              193
案例导读                 193
讨论                  193
9.1 地下工程监测的意义             193
9.2 监测方案编制               194
9.2.1 监测方案编制的基础资料           194
9.2.2 监测方案的设计原则            194
9.2.3 监测方案的编制步骤            194
9.2.4 监测方案的主要内容            195
9.3 施工监测的组织与实施             195
9.3.1 监测的前期准备工作            195
9.3.2 监测实施阶段             195
9.4 施工监测内容               197
9.5 施工监测方法与技术             199
9.5.1 水平位移监测             199
9.5.2 竖向位移监测             200
9.5.3 支护结构变形监测            201
9.5.4 支护结构内力监测            202
9.5.5 地下水土压力和变形监测           204
9.5.6 建筑物变形监测             205
9.5.7 地下管线变形监测            207
思考题与习题                208

参考文献                  209