《面向可持续发展的土建类工程教育丛书 隧道工程》蒋雅君，方勇，王士民，高波作|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《面向可持续发展的土建类工程教育丛书 隧道工程》

【作　者】蒋雅君，方勇，王士民，高波作

【丛书名】面向可持续发展的土建类工程教育丛书

【页 数】 352

【出版社】 北京：机械工业出版社 , 2021.05

【ISBN号】978-7-111-67527-3

【分 类】隧道工程-高等学校-教材

【参考文献】 蒋雅君，方勇，王士民，高波作. 面向可持续发展的土建类工程教育丛书 隧道工程. 北京：机械工业出版社, 2021.05.

图书封面：

图书目录：

《面向可持续发展的土建类工程教育丛书 隧道工程》内容提要：

本书依托我国近年来在铁路、公路及地铁等隧道和地下工程中所取得的建设成果和实践经验，按照隧道工程全生命周期中的勘察、规划（选线）、结构设计、施工、运营养护的实施顺序，系统地介绍了隧道工程的相关基本概念、基础理论、勘察与选线、设计方法、施工技术、运营维护技术的要点。本书的知识体系以山岭隧道工程为主，同时包含城市隧道工程、水下隧道工程的技术特点和内容，并适当展现新理论、新技术、新方法在隧道工程中的应用和发展情况，为学生将来从事与隧道工程相关的技术工作奠定基础。本书可作为高等学校土木工程专业中地下工程、铁道工程、道路工程专业方向，以及城市地下空间工程、道路桥梁与渡河工程等特设专业的教材，也可供从事隧道工程设计、施工、研究工作的工程技术人员参考。本书的授课PPT等相关配套资源，免费提供给选用本书的授课教师，需要者请登录机械工业出版社教育服务网（www.cmpedu.com）注册下载。

《面向可持续发展的土建类工程教育丛书 隧道工程》内容试读

第1章绪论

【学习目标】

1.掌握隧道工程的基本概念，熟悉隧道的分类和用途。

2.熟悉隧道工程的历史发展阶段及特点。

3.了解隧道工程的前景和发展趋势。

■1.1隧道的概念及分类

1.1.1隧道的概念

隧道是一种修筑在岩体、土体内或水底，两端有出入口的通道，供车辆、行人、管线、电

缆、水流、物流等通过的工程构筑物。1970年，国际经济合作与发展组织(OECD)召开的隧道

会议综合了各种因素，对隧道所下的定义为：“以某种用途、在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面及大于2m'的洞室”。隧道是开发利用地下空间的一种形式，目前被广泛地应用于交通、矿山、水利、市政、人防、国防等的建设中。

1.1.2隧道的分类

隧道的种类繁多，从不同角度来区分，有不同的分类方法，常见的分类方式见表11。

表1-1隧道分类

序号

依据

种类

1

隧道所处地质条件

土质隧道、岩石隧道

2

隧道埋置深度

浅埋隧道、深埋隧道

3

隧道用途

交通隧道、水工隧洞、市政隧道、矿山巷道

4

隧道长度

短隧道、中隧道、长隧道和特长隧道

5

隧道横断面面积

超小断面隧道、小断面隧道、中等断面隧道、大断面隧道和特大断面隧道

6

隧道所处位置

山岭隧道、水底（下）隧道和城市隧道

比较明确的是按照隧道的用途来划分，有以下几种：

(1)交通隧道这是最常见的一种隧道形式，包括铁路隧道、公路隧道、公路铁路两用隧

1)

隧道工程

道、地铁隧道、航运隧道和人行地道等，是为旅客、行人与货物提供运输的通道。

(2)水工隧洞这是水利工程中的一个重要组成部分，根据用途可以分为引水、输水隧洞，导流、泄洪隧洞，尾水隧洞和排沙隧洞。

(3)市政隧道这是修建在城市地下，用作敷设各种市政设施的地下管线，如自来水、污水、暖气、煤气、通信、供电等的隧道。

(4)矿山巷道这是为矿山采掘工作在含矿层或岩层中开凿的地下通道，包括运输巷道、通风巷道、给水巷道等。

我国铁路隧道与公路隧道按长度的分类见表1-2。另外，根据国际隧道协会(TA)的建议，

隧道断面大小按隧道修筑好后的实际净空面积来划分，见表1-3。

表12隧道长度L划分界限

(单位：m)

隧道类型

特长隧道

长隧道

中隧道

短隧道

铁路隧道

L>10000

10000≥L>3000

3000≥L>500

500≥L

公路隧道

L>3000

3000≥L>1000

1000≥L>500

500≥L

表1-3隧道断面划分标准

类型

净空面积S/m2

超小断面

S≤3.0

小断面

3.0<5≤10.0

中等断面

10.0

大断面

50.0

超大断面

S>100.0

我国结合近年来的铁路隧道建设经验，也提出了一个隧道开挖跨度（隧道开挖横断面的水平最大宽度)划分的类别，见表1-4。

表1-4我国铁路隧道跨度分级表

跨度分级

小跨度

中等跨度

大跨度

特大跨度

开挖跨度/m

5≤l≤8.5

8.5

12<1≤14

>14

对应的开挖断面积S/m2

30≤S≤70

70

110

S>140

■1.2隧道工程的历史与发展

1.2.1世界隧道工程的历史与发展

1.原始时代

人类对地下空间利用的起点是将天然洞穴作为栖身之所，如中国周口店的山顶洞、法国的拉斯科洞穴等。随着人类文明的进步和生产力的逐步发展，人类逐步可以挖掘类似天然洞穴的窑洞来满足居住等生活需求和抵御自然威胁，在此过程中也逐步出现了隧道的雏形。在此阶段中，隧道等地下洞穴主要采用简易的工具开挖，且修筑在自身稳定而无须支撑的地层中。

C2)

第1章绪

论

2.远古时代

从公元前3000年到5世纪，人类为满足生活需求和基于军事防御的目的，开始有意识地修建和利用隧道。公元前2180一公元前2160年前后，在古巴比伦城幼发拉底河下修筑的人行隧道，是迄今已知的最早用于交通的隧道，为砖砌构造物，长190m。公元前后的古罗马时代，利用棚架支护和卷扬提升方法，开挖了数量较多的军用隧道和水工隧道，开挖方法是火烧开挖面，烧热后急速泼冷水使岩石开裂破碎。

3.中世纪时代

从5世纪到14世纪，这一时期的隧道修建技术发展缓慢，主要是对地下矿产资源的需求，修建了一批用于矿石开采的隧道。同时，为修建帝王陵墓和满足宗教传播等需求，也出现了一批特殊用途的地下洞室和隧道。始建于公元684年的乾陵，就是这一时期的典型代表。

4.近代

15世纪至20世纪早期，火药的发明、隧道开挖技术的进步和测量技术的出现对隧道的发展起了很大的推动作用。1679年，法国使用火药开挖拉恩开得克运河隧道，获得了极大成功，隧道挖掘技术得到了飞速的发展。19世纪初，法国工程师马克·伊桑巴德·布鲁内尔(Marc Isam-bard Brunel)发明了盾构法，并于1818年完善了盾构结构的机械系统，设计采用了全断面螺旋式开挖的封闭式盾构。意大利物理学家欧拉顿(Erardon)提出以压缩空气平衡软弱地层涌水压力而防止地层坍塌的方法后，英国的科克伦(Co-Chrane)利用这个原理，发明了利用压缩空气开挖水底隧道的方法。第一次应用压缩空气法和盾构法修建的水底隧道是1896年由英国人格雷特黑德(Greothead)实现的。l898年开始建设的贯穿阿尔卑斯山的辛普伦隧道，是最先开始应

用凿岩机和使用硝化甘油(TNT)炸药开挖的岩石隧道。1863年，世界首条地铁在伦敦建成通

车并运营至今。

5.现代

20世纪早期至今，尤其是自20世纪80年代起，隧道修建技术得到了极大的发展和进步，机械化施工的水平也有了很大的提高，隧道建设的规模也得到了快速发展。该时期比较著名的隧道实例有：1994年建成通车的英法海底隧道，长50.5km,采用TBM修建；1988年日本建成的青函海底隧道，长达53850m,海底部分就有23300m,成为当时世界上最长的水底隧道；1980年建成的瑞士圣哥达公路隧道，长度16.3km;而2016年建成通车的瑞士圣哥达基线铁路隧道，全长57.1km,刷新了交通隧道长度的纪录。

1.2.2我国隧道工程的历史与成就

我国最早有文字记载的地下人工建筑物，出现在春秋时代的古籍《左传·隐公元年》中，有“若阙地及泉，隧而相见”的记载，此处的“隧”是挖掘隧道、打地道的意思，表示当时已经有通道式的隧道了。在《左传·襄公二十五年》中，也提到“陈侯会楚子伐郑，当陈隧者”，此处的“隧”，指通道，用于军事用途。17世纪初，宋应星所著《天工开物》是我国有关地下工程方面的最早的书籍，它详细记载了竖井采煤法。

我国现存最早用于交通用途的隧道“石门”，位于今陕西省汉中市褒谷口内，建于公元66年，根据历史记载，该隧道是采用火烧水淬的办法破石开凿建成的。用作通道的还有安徽毫县城内的古地下道，建于宋末元初（约13世纪），是我国最早的城市地下通道。

19世纪以来至新中国成立以前，我国以铁路隧道建设为主。从清末的1876年建成第一条铁路（吴淞铁路），到1949年新中国成立前，我国修建的铁路隧道共664座，总延长156km(数据未包括台湾省)。这一时期修建的铁路隧道，资金和技术大多依赖国外，技术水平和施工速度很

3

隧道工程

落后，设计理论和施工方法十分陈旧，建筑标准甚至轨距也不统一。但是，这些隧道的兴建培养造就了一批我国自己的隧道建设人才和专家，为日后我国大规模的隧道建设事业创造了条件和积蓄了力量。

我国第一座铁路隧道是清朝在台湾修建的狮球岭隧道（图1-1），建造时间为1888一1890年，轨距1067mm,长261.4m,最大埋深61m,位于台北一基隆线上。1903年在滨洲线建成的兴安岭隧道，按双线断面施工，铺设单线，长3077m,是我国第一座长度超过3km的铁路隧道。1909年，詹天佑主持建成的京张铁路，是我国自行设计、施工的第一条铁路，在关沟段建有4座隧道，总延长1645m,其中最长的八达岭隧道(1091m)(图1-2)，建成于1908年，是我国自主修建的第一座越岭铁路隧道。1939年为增建滨绥二线修建的杜草隧道，长3840m,是新中国成立前我国最长的铁路隧道。

图1-1狮球岭隧道

图1-2八达岭隧道

伴随着新中国经济建设的发展，铁路隧道也相应得到了快速发展，隧道修建技术也在工程实践中取得了长足进步。改革开放以来，我国的现代化建设事业进入了一个新阶段，隧道建设也步入了一个历史性的新时期。尤其是进入21世纪以来，我国开始了大规模的高速铁路建设，与此同时，高速公路和地铁的建设也取得了引人瞩目的成绩，隧道修建总量和长隧道的数量和长度都在迅猛增长。

从20世纪50年代初期开始，我国陆续在全国高校中设立了隧道专业（1952年在唐山铁道学院设置了桥梁隧道系并在全国招生，1954年夏第一批隧道专业的学生毕业)和一批科研机构，在学习苏联地下结构计算理论基础上，探索研究，编制了成套的衬砌、洞门标准设计图，但当时铁路隧道修建依旧以人工开挖为主。1958年以后，掀起了一个以小型机具和机械代替人工施工的热潮。其中，宝成铁路的秦岭隧道在施工中首次使用了风动凿岩机和轨行式矿车，成为我国隧道修建从人力开挖过渡到机械开挖的标志。这一时期建成隧道较多的铁路主要有宝成线、天兰线、丰沙1线、石太复线、鹰厦线、川黔线、太焦线等，共建成隧道1005座，总延长306km。这10年间我国建成隧道的数量比此前60年增长近1倍。

20世纪60年代，在西南铁路建设中，我国建成一批隧道较多的山区铁路，隧道建设在停建、发展、延滞的曲折前进中取得了成就，相继建成贵昆、成昆、京原以及东川、嫩林、盘西、水大、渡口等干支线，这一时期共修建隧道1113座，总延长660km(为20世纪50年代的2倍多)。

20世纪70年代，由于铁路路网迅速扩展，完成了较多的隧道工程，主要是焦枝线、枝柳线、襄渝线、京通线、阳安线、湘黔线等。这都是路网中隧道较多的山区铁路干线，工程非常艰4)

···试读结束···