超大跨隧道设计理论与方法

本书共分为7章，通过调研、分析和评价国内外各行业各地区隧道施工质量的评价方法及其指标，高寒低温、高地温、高地应力等复杂环境下对隧道施工质量的影响，研究高寒低温、高地温、高地应力等复杂环境条件下对隧道支护结构的影响，针对复杂环境条件下隧道施工质量控制技术、特殊环境下衬砌施工工艺及隧道衬砌质量检测技术进行了详细的介绍。第一章介绍了我国隧道工程施工质量问题及高寒低温、高地温和高地应力环境下对支护结构影响的国内外研究现状。第二章介绍了高寒低温、高地温、高地应力等复杂环境条件下对隧道支护结构的影响。第三章介绍了高原条件下大功率内燃机的功率保持技术，高原多年冻土区隧道钻爆法施工设备造型配套原则，以及设备安全和使用管理技术等。第四章介绍了高地温隧道注浆材料的配合比及施工工艺，提出隧道及辅助坑道喷射混凝土施工质量控制指标及方法。第五章介绍了高高地应力环境条件下隧道支护结构对施工质量的控制要求，提出隧道支护结构施工质量控制方法及相关检测和验收仪器设备。第六章介绍了近年来高速铁路隧道衬砌施工技术最新研究成果，分别阐述了仰拱施工技术、拱墙衬砌施工技术和明洞衬砌施工技术，提出了衬砌施工质量控制要点。第七章介绍了铁路隧道主要缺陷隐患，提出了衬砌质量检测的基本要求，明确复杂环境条件下铁路隧道衬砌强度、厚度、渗漏水、裂损、冻害等检测项目及对应方法，总结了近年来国内外隧道衬砌质量检测新技术。

第1章 概述 1.1 研究背景与意义 1.2 研究现状 1.2.1 隧道分类及超大跨隧道工程特点 1.2.2 隧道围岩变形及稳定性研究 1.2.3 隧道围岩自承载理论 1.2.4 隧道支护结构设计方法 1.2.5 隧道施工方法 1.2.6 隧道变形控制标准及监测 1.3 本书研究内容 第2章 国内外超大跨隧道工程 2.1 超大跨隧道开挖工法现状 2.1.1 金鸡山隧道拓宽工程 2.1.2 赣龙铁路新考塘隧道 2.1.3 六沾复线乌蒙山2号隧道 2.1.4 郑西铁路客运专线张茅隧道 2.2 超大跨隧道支护技术现状 2.2.1 新意法 2.2.2 初期支护与二次衬砌技术 2.3 国内外超大跨隧道案例统计与分析 2.3.1 国内外案例统计 2.3.2 国内外案例分析 2.3.3 常用开挖工法简介 2.4 本章小结 第3章 超大跨隧道围岩变形及稳定性特征 3.1 超大跨隧道围岩变形 3.1.1 超大跨隧道围岩变形的主要影响因素 3.1.2 超大跨隧道围岩变形实例分析 3.1.3 超大跨隧道围岩变形规律及建议 3.2 超大跨隧道围岩稳定性特征 3.2.1 超大跨隧道围岩稳定性分析：以京张铁路八达岭长城站超大跨隧道为例 3.2.2 超大跨隧道围岩稳定性判据 3.3 本章小结 第4章 超大跨隧道围岩自承载力理论 4.1 围岩与支护 4.2 承载拱效应 4.2.1 承载拱的研究现状 4.2.2 承载拱的影响因素 4.3 承载拱的计算 4.3.1 承载拱形状的确定 4.3.2 围岩所受拱轴力的计算 4.3.3 承载拱厚度的确定 4.4 工程实例——京张高铁八达岭地下车站 4.4.1 承载拱形状的确定 4.4.2 承载拱厚度的确定 4.5 本章小结 第5章 超大跨隧道支护结构设计方法 5.1 基于隧道围岩“承载拱”理论的支护结构设计 5.1.1 预应力锚杆设计 5.1.2 预应力锚索设计 5.1.3 喷射混凝土设计 5.1.4 超前注浆设计 5.1.5 预应力锚杆、预应力锚索和喷射混凝土共同作用 5.1.6 二次衬砌设计 5.2 大跨段隧道支护参数 5.3 超大跨隧道支护结构承载特性研究 5.3.1 初期支护结构的承载特性研究 5.3.2 二次衬砌结构的极限承载力分析 5.4 特大断面隧道施工支护方法 5.4.1 初期支护 5.4.2 二次衬砌 5.4.3 变截面可调式衬砌台车施工装备 5.5 本章小结 第6章 超大跨隧道施工工法研究 6.1 国内外施工工法研究现状 6.2 主要隧道施工工法及其特点 6.2.1 全断面法 6.2.2 台阶法 6.2.3 双侧壁导坑法 6.2.4 CRD法 6.2.5 CD法 6.2.6 三台阶七步开挖法 6.3 新八达岭隧道施工工法 6.3.1 预留核心土法 6.3.2 预留中岩柱法 6.3.3 三台阶七步开挖法 6.4 计算模型的建立 6.4.1 岩土本构的选取 6.4.2 模型的建立 6.4.3 岩土及支护参数的选取与验证 6.5 三种方案的开挖步序 6.5.1 预留核心土法 6.5.2 预留中岩柱法 6.5.3 三台阶七步开挖法 6.6 计算结果分析 6.6.1 围岩位移分析 6.6.2 围岩应力分析 6.6.3 衬砌应力分析 6.6.4 隧道围岩稳定性判定 6.7 其他施工工法 6.7.1 新考塘隧道 6.7.2 贵安七星数据中心项目隧道 6.7.3 特大断面隧道“CD法+下台阶法”施工工法 6.8 本章小结 第7章 超大跨隧道变形控制标准研究 7.1 隧道围岩变形机制与变形规律研究 7.1.1 隧道围岩变形机制 7.1.2 隧道断面尺寸对围岩变形的影响 7.2 超大跨隧道变形控制标准研究 7.2.1 变形控制基准及制定原则 7.2.2 超大跨隧道变形控制标准的制定方法 7.2.3 超大断面隧道分步变形量控制标准 7.2.4 变形控制标准的分级管理方法 7.3 本章小结 第8章 超大跨隧道变形监测分析 8.1 监测的目的与任务 8.2 隧道监测技术主要内容 8.2.1 洞内、外观察 8.2.2 拱顶下沉与周边位移量测 8.2.3 支护结构内力量测 8.2.4 接触压力量测 8.2.5 爆破振动监测 8.2.6 孔隙水压与水量监控量测 8.3 超大断面隧道施工监测工程实例应用与分析 8.3.1 工程概况 8.3.2 隧道区地质条件 8.4 围岩及支护结构变形监测 8.4.1 变形监测断面布置 8.4.2 变形监测数据分析 8.5 小净距段围岩及支护结构监测分析 8.5.1 监测断面位置和内容 8.5.2 监测数据及分析 8.6 大跨过渡段支护结构监测分析 8.6.1 监测断面位置和内容 8.6.2 监测数据及分析 8.7 三连拱段支护结构监测分析 8.7.1 监测断面位置和内容 8.7.2 监测数据及分析 8.8 本章小结 第9章 结论与建议 参考文献