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商品簡介
序
目次
商品簡介
本書按照的鐵路及公路隧道設計規範及施工規範要求編寫,內容編排上考慮了職業教育情境式教學的要求,共編排14個學習情境,重點講述了隧道構造及圍巖分級、隧道施工方法、隧道施工組織及隧道監控量測技術,力求使學生全面掌握隧道施工的相關知識,並在未來的工作崗位中能合理運用和拓展創新。為便於自學,每個部分均對學習情境進行了描述,明確了學生需要達到的知識和能力目標,並通過案例引入的方法加深學生對所學內容的理解。
本書配套有豐富的在線學習資源,包括工程案例、視頻、專業文獻及規範等,並開發了在線開放課程《隧道工程施工》供讀者網上學習。
本書可作為高職高專城市軌道交通工程技術、道路與鐵道工程技術等專業的教材,也可供相關建築工人及技術人員參考。
本書配套有豐富的在線學習資源,包括工程案例、視頻、專業文獻及規範等,並開發了在線開放課程《隧道工程施工》供讀者網上學習。
本書可作為高職高專城市軌道交通工程技術、道路與鐵道工程技術等專業的教材,也可供相關建築工人及技術人員參考。
序
21世紀是人類大規模開發利用地下空間的時代,也是隧道工程發展的黃金時期。據統計,至2020年,我國已成為世界上隧道數量最多、建設規模最大、發展速度最快的國家。龐大的隧道工程規劃及建設規模,以及復雜多變的工程地質環境,迫切需要大量從事隧道建設的專業技術人才。由於隧道施工的專業性非常強,現有的隧道施工類教材無法滿足初學者的部分學習需求,且大部分教材為平面教材,立體化教材較少,這為初學者的自學帶來了很大的困難。
本教材按照最新的鐵路及公路隧道設計規範及施工規範要求編寫,內容編排上適應了職業教育情境式教學的要求,共編排14個學習情境,重點講述了隧道構造及圍巖分級、隧道施工方法、隧道施工組織及隧道監控量測技術,力求使學生全面掌握隧道施工的相關知識,並在未來的工作崗位中能合理運用和拓展創新。為便於自學,每個部分均對學習情境進行了描述,明確了學生需要達到的知識和能力目標,並通過案例引入的方法加深學生對所學內容的理解。
本教材為立體化教材,配套有豐富的在線學習資源,包括工程案例、視頻、專業文獻及規範等,並開發了在線開放課程《隧道工程施工》,讀者可在江蘇建築職業技術學院的泛雅網絡教學平臺上進行相關學習。
本教材由江蘇建築職業技術學院王慶磊、崔蓬勃擔任主編,中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南設計院鹿江擔任副主編。具體編寫分工如下:王慶磊編寫了學習情境2～10,崔蓬勃編寫了學習情境1、11和12,鹿江編寫了學習情境13,鄭州鐵路職業技術學院的孫洪碩編寫了學習情境14,王慶磊對全書進行了統稿。
由於編者水平有限,書中難免有不當之處,歡迎讀者批評指正。
編者
2021年6月
本教材按照最新的鐵路及公路隧道設計規範及施工規範要求編寫,內容編排上適應了職業教育情境式教學的要求,共編排14個學習情境,重點講述了隧道構造及圍巖分級、隧道施工方法、隧道施工組織及隧道監控量測技術,力求使學生全面掌握隧道施工的相關知識,並在未來的工作崗位中能合理運用和拓展創新。為便於自學,每個部分均對學習情境進行了描述,明確了學生需要達到的知識和能力目標,並通過案例引入的方法加深學生對所學內容的理解。
本教材為立體化教材,配套有豐富的在線學習資源,包括工程案例、視頻、專業文獻及規範等,並開發了在線開放課程《隧道工程施工》,讀者可在江蘇建築職業技術學院的泛雅網絡教學平臺上進行相關學習。
本教材由江蘇建築職業技術學院王慶磊、崔蓬勃擔任主編,中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南設計院鹿江擔任副主編。具體編寫分工如下:王慶磊編寫了學習情境2～10,崔蓬勃編寫了學習情境1、11和12,鹿江編寫了學習情境13,鄭州鐵路職業技術學院的孫洪碩編寫了學習情境14,王慶磊對全書進行了統稿。
由於編者水平有限,書中難免有不當之處,歡迎讀者批評指正。
編者
2021年6月
目次
學習情境1 隧道工程認知1
1.1 隧道工程概念及分類 1
1.1.1 隧道工程與地下工程的關係 1
1.1.2 隧道及隧道工程概念 3
1.1.3 隧道工程特點 3
1.1.4 隧道分類 4
1.2 隧道工程發展及前景 5
1.2.1 隧道工程發展及現狀 5
1.2.2 隧道發展前景 6
思考題 9
學習情境2 隧道工程地質環境及圍巖分級10
2.1 隧道工程地質環境調查與勘測內容及要求 10
2.1.1 隧道工程地質環境調查與勘測內容 10
2.1.2 初測、定測階段勘測要求 12
2.2 地質超前預報 13
2.2.1 地質超前預報內容 13
2.2.2 地質超前預報方法 13
2.2.3 地質超前預報方法的應用原則 16
2.3 隧道工程地質環境 16
2.3.1 地層特性 16
2.3.2 地應力狀態 20
2.3.3 地應力的測量方法 26
2.4 隧道圍巖穩定性及圍巖分級 34
2.4.1 隧道圍巖穩定性及影響因素 34
2.4.2 圍巖分級 36
思考題 44
學習情境3 隧道構造認知45
3.1 洞門類型及構造認知 45
3.1.1 隧道洞門概念及作用 45
3.1.2 隧道洞門形式 46
3.1.3 隧道洞門構造設計及施工要求 48
3.2 明洞類型及構造認知 49
3.2.1 明洞概念及適用條件 49
3.2.2 明洞類型 49
3.2.3 明洞構造要求 52
3.3 洞身初期支護構造認知 53
3.3.1 初期支護的基本概念及特點 53
3.3.2 錨桿認知 53
3.3.3 鋼架認知 57
3.3.4 鋼筋網認知 59
3.3.5 噴射混凝土認知 60
3.3.6 聯合支護的構造要求 62
3.4 洞身二次襯砌構造認知 62
3.4.1 二次襯砌與初期支護的關係 62
3.4.2 二次襯砌構造 63
3.5 隧道防排水設施認知 64
3.5.1 隧道防排水概念 64
3.5.2 隧道“防水”體系 65
3.5.3 隧道“排水”體系 69
3.5.4 隧道“截水”體系 73
3.5.5 隧道“堵水”體系 74
3.6 隧道超前預支護類型及構造認知 74
3.6.1 超前錨桿概念及構造 74
3.6.2 超前小導管概念及構造 75
3.6.3 管棚概念及構造 76
思考題 79
學習情境4 隧道洞口施工80
4.1 洞口截排水工程施工 81
4.2 邊仰坡開挖及防護 81
4.3 套拱施工 82
4.4 施作超前管棚 85
思考題 87
學習情境5 隧道明洞施工88
5.1 明洞土石方開挖及坡面防護 89
5.2 明洞襯砌施工 89
5.3 明洞回填 90
思考題 91
學習情境6 選擇隧道掘進方法92
6.1 隧道掘進方法及選擇 92
6.1.1 隧道掘進方法概念及類型 92
6.1.2 隧道掘進方法選擇 95
6.2 隧道施工方法及選擇 97
6.2.1 傳統礦山法 97
6.2.2 新奧法 100
6.2.3 隧道施工方法的選擇 107
思考題 108
學習情境7 隧道鉆爆法設計及施工109
7.1 炸藥化學變化及爆破破巖作用機理 110
7.1.1 炸藥化學變化 110
7.1.2 爆破破巖作用機理 110
7.2 選擇爆破器材 112
7.2.1 炸藥性能指標 112
7.2.2 隧道工程中常見的炸藥類型 113
7.2.3 裝藥結構形式 115
7.3 選擇起爆器材及起爆方法 116
7.3.1 常見起爆方法及起爆器材 117
7.3.2 起爆方法選擇原則 121
7.3.3 起爆網絡選擇及布置 121
7.4 布置炮眼 125
7.4.1 炮眼種類及作用 125
7.4.2 選擇掏槽形式 127
7.4.3 炮眼的布置原則和方法 130
7.4.4 炮眼布置的幾種常見方式 130
7.5 隧道爆破參數設計 131
7.5.1 炮眼直徑設計 131
7.5.2 炮眼數量設計 131
7.5.3 炮眼深度設計 133
7.5.4 裝藥量設計 133
7.6 周邊眼控制爆破設計 133
7.6.1 控制爆破方式及異同點 133
7.6.2 光面爆破參數設計及技術措施 134
7.6.3 預裂爆破參數設計 135
7.7 常見鑿巖機具及選型 136
7.7.1 鑿巖機及選型 136
7.7.2 空壓機選型及設計 137
7.8 鉆爆施工 139
7.8.1 鉆爆施工過程 139
7.8.2 盲炮的預防與處理 141
思考題 143
學習情境8 裝碴及運輸144
8.1 選擇裝碴運輸作業形式 144
8.2 選擇裝碴運輸機具 145
8.3 計算裝碴量及裝碴效率 148
8.4 軌道布置及運輸組織 148
思考題 150
學習情境9 施作初期支護151
9.1 架設鋼架 151
9.2 掛鋼筋網 153
9.3 施作錨桿 154
9.4 噴射混凝土 157
9.4.1 噴射混凝土類型 157
9.4.2 濕噴工藝 157
9.4.3 幹噴工藝 160
思考題 162
學習情境10 隧道防排水施工163
10.1 施工準備 164
10.2 排水盲管施工 165
10.2.1 環向排水半管施工 166
10.2.2 縱向排水管施工 166
10.2.3 橫向排水管施工 166
10.2.4 排水管安裝質量檢查 167
10.3 防水板施工 167
10.3.1 鋪設前的準備 167
10.3.2 臺車就位 168
10.3.3 鋪設土工布 168
10.3.4 鋪設防水板 169
10.3.5 固定防水板 169
10.3.6 防水板焊接 169
10.3.7 施工注意事項 170
10.3.8 質量檢查 170
10.4 施工縫、變形縫防水施工 171
10.4.1 外貼式止水帶施工 171
10.4.2 中埋式止水帶施工 171
10.4.3 止水帶施工控制要點 172
10.4.4 止水帶施工控制 172
10.4.5 遇水膨脹橡膠止水條施工 173
思考題 173
學習情境11 施作二次襯砌174
11.1 施工要求及注意事項 175
11.2 選擇模板類型 176
11.2.1 常見二次襯砌模板類型 176
11.2.2 整體移動式模板臺車的施工工藝 177
11.3 鋼筋工程施工 178
11.3.1 襯砌鋼筋定位及安裝 178
11.3.2 襯砌鋼筋連接 178
11.3.3 襯砌鋼筋施工要求 179
11.3.4 襯砌鋼筋質量檢查及驗收 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 仰拱施工工藝及質量控制 182
11.6 施作拱墻 184
11.6.1 拱墻施工工藝 184
11.6.2 混凝土缺陷處理 185
11.6.3 質量檢查方法 185
11.6.4 二次襯砌背後脫空防治 187
思考題 188
學習情境12 隧道施工通風189
12.1 隧道通風必要性認識 189
12.1.1 隧道施工通風的作用 189
12.1.2 隧道施工作業有害物質 190
12.1.3 隧道施工環境衛生標準 191
12.2 隧道通風主要方式及選擇 191
12.2.1 風管通風 192
12.2.2 巷道通風 193
12.2.3 通風方式的選擇 193
12.3 隧道通風設備 194
12.3.1 風機類型及選擇 194
12.3.2 風管類型及選擇 194
12.3.3 風機及風管布置 195
12.4 隧道施工通風計算 195
12.4.1 風量計算 195
12.4.2 風壓計算 198
12.5 隧道通風管理 198
12.5.1 通風管理項目 198
12.5.2 通風應急處理 198
思考題 199
學習情境13 隧道施工監控量測200
13.1 監控量測目的及意義 200
13.1.1 監控量測概念 200
13.1.2 監控量測的必要性 201
13.1.3 隧道監控量測的目的 201
13.2 隧道施工監控量測總體要求及方案制訂 202
13.2.1 隧道施工監控量測總體要求 202
13.2.2 隧道施工監控量測方案制訂 202
13.3 隧道施工監控量測項目及方法 203
13.3.1 隧道施工監控量測項目 203
13.3.2 隧道施工監控量測內容和方法 204
13.4 隧道施工量測數據處理及應用 209
13.4.1 隧道施工監控量測數據處理 209
13.4.2 隧道施工監控量測數據的應用 210
思考題 212
學習情境14 隧道輔助坑道施工213
14.1 隧道輔助坑道設置的意義及要求 213
14.2 隧道輔助坑道類型及特點 214
14.2.1 橫洞 214
14.2.2 平行導坑 215
14.2.3 斜井 216
14.2.4 豎井 216
14.3 隧道輔助坑道施工 217
14.3.1 橫洞施工 217
14.3.2 平行導坑施工 218
14.3.3 斜井施工 218
14.3.4 豎井施工 219
思考題 220
參考文獻 221
1.1 隧道工程概念及分類 1
1.1.1 隧道工程與地下工程的關係 1
1.1.2 隧道及隧道工程概念 3
1.1.3 隧道工程特點 3
1.1.4 隧道分類 4
1.2 隧道工程發展及前景 5
1.2.1 隧道工程發展及現狀 5
1.2.2 隧道發展前景 6
思考題 9
學習情境2 隧道工程地質環境及圍巖分級10
2.1 隧道工程地質環境調查與勘測內容及要求 10
2.1.1 隧道工程地質環境調查與勘測內容 10
2.1.2 初測、定測階段勘測要求 12
2.2 地質超前預報 13
2.2.1 地質超前預報內容 13
2.2.2 地質超前預報方法 13
2.2.3 地質超前預報方法的應用原則 16
2.3 隧道工程地質環境 16
2.3.1 地層特性 16
2.3.2 地應力狀態 20
2.3.3 地應力的測量方法 26
2.4 隧道圍巖穩定性及圍巖分級 34
2.4.1 隧道圍巖穩定性及影響因素 34
2.4.2 圍巖分級 36
思考題 44
學習情境3 隧道構造認知45
3.1 洞門類型及構造認知 45
3.1.1 隧道洞門概念及作用 45
3.1.2 隧道洞門形式 46
3.1.3 隧道洞門構造設計及施工要求 48
3.2 明洞類型及構造認知 49
3.2.1 明洞概念及適用條件 49
3.2.2 明洞類型 49
3.2.3 明洞構造要求 52
3.3 洞身初期支護構造認知 53
3.3.1 初期支護的基本概念及特點 53
3.3.2 錨桿認知 53
3.3.3 鋼架認知 57
3.3.4 鋼筋網認知 59
3.3.5 噴射混凝土認知 60
3.3.6 聯合支護的構造要求 62
3.4 洞身二次襯砌構造認知 62
3.4.1 二次襯砌與初期支護的關係 62
3.4.2 二次襯砌構造 63
3.5 隧道防排水設施認知 64
3.5.1 隧道防排水概念 64
3.5.2 隧道“防水”體系 65
3.5.3 隧道“排水”體系 69
3.5.4 隧道“截水”體系 73
3.5.5 隧道“堵水”體系 74
3.6 隧道超前預支護類型及構造認知 74
3.6.1 超前錨桿概念及構造 74
3.6.2 超前小導管概念及構造 75
3.6.3 管棚概念及構造 76
思考題 79
學習情境4 隧道洞口施工80
4.1 洞口截排水工程施工 81
4.2 邊仰坡開挖及防護 81
4.3 套拱施工 82
4.4 施作超前管棚 85
思考題 87
學習情境5 隧道明洞施工88
5.1 明洞土石方開挖及坡面防護 89
5.2 明洞襯砌施工 89
5.3 明洞回填 90
思考題 91
學習情境6 選擇隧道掘進方法92
6.1 隧道掘進方法及選擇 92
6.1.1 隧道掘進方法概念及類型 92
6.1.2 隧道掘進方法選擇 95
6.2 隧道施工方法及選擇 97
6.2.1 傳統礦山法 97
6.2.2 新奧法 100
6.2.3 隧道施工方法的選擇 107
思考題 108
學習情境7 隧道鉆爆法設計及施工109
7.1 炸藥化學變化及爆破破巖作用機理 110
7.1.1 炸藥化學變化 110
7.1.2 爆破破巖作用機理 110
7.2 選擇爆破器材 112
7.2.1 炸藥性能指標 112
7.2.2 隧道工程中常見的炸藥類型 113
7.2.3 裝藥結構形式 115
7.3 選擇起爆器材及起爆方法 116
7.3.1 常見起爆方法及起爆器材 117
7.3.2 起爆方法選擇原則 121
7.3.3 起爆網絡選擇及布置 121
7.4 布置炮眼 125
7.4.1 炮眼種類及作用 125
7.4.2 選擇掏槽形式 127
7.4.3 炮眼的布置原則和方法 130
7.4.4 炮眼布置的幾種常見方式 130
7.5 隧道爆破參數設計 131
7.5.1 炮眼直徑設計 131
7.5.2 炮眼數量設計 131
7.5.3 炮眼深度設計 133
7.5.4 裝藥量設計 133
7.6 周邊眼控制爆破設計 133
7.6.1 控制爆破方式及異同點 133
7.6.2 光面爆破參數設計及技術措施 134
7.6.3 預裂爆破參數設計 135
7.7 常見鑿巖機具及選型 136
7.7.1 鑿巖機及選型 136
7.7.2 空壓機選型及設計 137
7.8 鉆爆施工 139
7.8.1 鉆爆施工過程 139
7.8.2 盲炮的預防與處理 141
思考題 143
學習情境8 裝碴及運輸144
8.1 選擇裝碴運輸作業形式 144
8.2 選擇裝碴運輸機具 145
8.3 計算裝碴量及裝碴效率 148
8.4 軌道布置及運輸組織 148
思考題 150
學習情境9 施作初期支護151
9.1 架設鋼架 151
9.2 掛鋼筋網 153
9.3 施作錨桿 154
9.4 噴射混凝土 157
9.4.1 噴射混凝土類型 157
9.4.2 濕噴工藝 157
9.4.3 幹噴工藝 160
思考題 162
學習情境10 隧道防排水施工163
10.1 施工準備 164
10.2 排水盲管施工 165
10.2.1 環向排水半管施工 166
10.2.2 縱向排水管施工 166
10.2.3 橫向排水管施工 166
10.2.4 排水管安裝質量檢查 167
10.3 防水板施工 167
10.3.1 鋪設前的準備 167
10.3.2 臺車就位 168
10.3.3 鋪設土工布 168
10.3.4 鋪設防水板 169
10.3.5 固定防水板 169
10.3.6 防水板焊接 169
10.3.7 施工注意事項 170
10.3.8 質量檢查 170
10.4 施工縫、變形縫防水施工 171
10.4.1 外貼式止水帶施工 171
10.4.2 中埋式止水帶施工 171
10.4.3 止水帶施工控制要點 172
10.4.4 止水帶施工控制 172
10.4.5 遇水膨脹橡膠止水條施工 173
思考題 173
學習情境11 施作二次襯砌174
11.1 施工要求及注意事項 175
11.2 選擇模板類型 176
11.2.1 常見二次襯砌模板類型 176
11.2.2 整體移動式模板臺車的施工工藝 177
11.3 鋼筋工程施工 178
11.3.1 襯砌鋼筋定位及安裝 178
11.3.2 襯砌鋼筋連接 178
11.3.3 襯砌鋼筋施工要求 179
11.3.4 襯砌鋼筋質量檢查及驗收 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 仰拱施工工藝及質量控制 182
11.6 施作拱墻 184
11.6.1 拱墻施工工藝 184
11.6.2 混凝土缺陷處理 185
11.6.3 質量檢查方法 185
11.6.4 二次襯砌背後脫空防治 187
思考題 188
學習情境12 隧道施工通風189
12.1 隧道通風必要性認識 189
12.1.1 隧道施工通風的作用 189
12.1.2 隧道施工作業有害物質 190
12.1.3 隧道施工環境衛生標準 191
12.2 隧道通風主要方式及選擇 191
12.2.1 風管通風 192
12.2.2 巷道通風 193
12.2.3 通風方式的選擇 193
12.3 隧道通風設備 194
12.3.1 風機類型及選擇 194
12.3.2 風管類型及選擇 194
12.3.3 風機及風管布置 195
12.4 隧道施工通風計算 195
12.4.1 風量計算 195
12.4.2 風壓計算 198
12.5 隧道通風管理 198
12.5.1 通風管理項目 198
12.5.2 通風應急處理 198
思考題 199
學習情境13 隧道施工監控量測200
13.1 監控量測目的及意義 200
13.1.1 監控量測概念 200
13.1.2 監控量測的必要性 201
13.1.3 隧道監控量測的目的 201
13.2 隧道施工監控量測總體要求及方案制訂 202
13.2.1 隧道施工監控量測總體要求 202
13.2.2 隧道施工監控量測方案制訂 202
13.3 隧道施工監控量測項目及方法 203
13.3.1 隧道施工監控量測項目 203
13.3.2 隧道施工監控量測內容和方法 204
13.4 隧道施工量測數據處理及應用 209
13.4.1 隧道施工監控量測數據處理 209
13.4.2 隧道施工監控量測數據的應用 210
思考題 212
學習情境14 隧道輔助坑道施工213
14.1 隧道輔助坑道設置的意義及要求 213
14.2 隧道輔助坑道類型及特點 214
14.2.1 橫洞 214
14.2.2 平行導坑 215
14.2.3 斜井 216
14.2.4 豎井 216
14.3 隧道輔助坑道施工 217
14.3.1 橫洞施工 217
14.3.2 平行導坑施工 218
14.3.3 斜井施工 218
14.3.4 豎井施工 219
思考題 220
參考文獻 221
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