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繫 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岩分級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 隧道圍岩穩定性及圍岩分級 34

2.4.1 隧道圍岩穩定性及影響因素 34

2.4.2 圍岩分級 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 錨杆認知 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繫 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”體繫 65

3.5.3 隧道“排水”體繫 69

3.5.4 隧道“截水”體繫 73

3.5.5 隧道“堵水”體繫 74

3.6 隧道超前預支護類型及構造認知 74

3.6.1 超前錨杆概念及構造 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隧道鑽爆法設計及施工109

7.1 炸藥化學變化及爆破破岩作用機理 110

7.1.1 炸藥化學變化 110

7.1.2 爆破破岩作用機理 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 常見鑿岩機具及選型 136

7.7.1 鑿岩機及選型 136

7.7.2 空壓機選型及設計 137

7.8 鑽爆施工 139

7.8.1 鑽爆施工過程 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 施作錨杆 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 干噴工藝 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 施作拱牆 184

11.6.1 拱牆施工工藝 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

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多、建設規模、發展速度快的國家。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纔。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岩分級、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,配套有豐富的線上學習資源,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