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地鐵與隧道工程 版權信息
- ISBN：9787302511267
- 條形碼：9787302511267 ; 978-7-302-51126-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
地鐵與隧道工程 本書特色
本書為高等學校交通土建工程領域中土木工程、地鐵、公路工程、鐵道工程等專業本專科生教材，也可供從事地鐵、公路工程、鐵道工程、城市道路、市政道路建設及交通行業等隧道方面的工程技術人員學習參考；適用面廣泛。
地鐵與隧道工程 內容簡介
本教材為普通高等教育土建類專業教材，主要介紹地鐵、公路隧道、鐵路隧道的設計方法和施工技術。全書共分11章，主要內容包括緒論、地鐵與隧道工程地質勘察、地鐵線路和車站設計、鐵路隧道總體設計、公路隧道總體設計、圍巖分級與圍巖壓力、地鐵和隧道構造與組成、地下工程結構設計和計算方法、地下隧道施工技術、地下空間運營環境設計與維護、BIM技術在地鐵隧道工程中的應用。 本書可作為高等學校交通土建工程領域中土木工程、地下工程專業、隧道工程專業的教學用書，也可供地下鐵道、公路工程、城市道路工程、巖土工程、鐵道工程等專業的設計者、施工技術人員和科研工作者的參考用書。
地鐵與隧道工程 目錄
第1章緒論
1.1基本概念與分類
1.2地下工程發展與現狀
1.2.1隧道發展歷史和現狀
1.2.2地鐵發展歷史和現狀
1.3地鐵隧道工程發展前景和趨勢
1.3.1發展前景
1.3.2發展趨勢
思考題
第2章地鐵隧道工程地質勘察
2.1工程勘察階段劃分
2.2工程勘察的方法和手段
2.2.1資料收集
2.2.2調查與測繪
2.2.3工程地質勘探
2.2.4原位測試和實驗室試驗
2.2.5現場檢測與監測
2.3工程地質條件分析與評價
思考題
第3章地鐵線路設計和車站建筑設計
3.1地鐵選線和規劃
3.1.1地鐵線路設計原則和標準
3.1.2地鐵路網規劃
3.2線路平面設計
3.3線路縱斷面設計
3.4地鐵車站建筑設計
3.4.1地鐵車站類型和組成
3.4.2站臺層設計
3.4.3站廳層設計
3.4.4樓梯設計
3.4.5通風道和通風亭
3.5地鐵限界設計
3.5.1限界定義及內容
3.5.2地鐵區間隧道限界
3.5.3地鐵車站建筑限界
思考題
第4章鐵路隧道總體設計
4.1鐵路隧道選線
4.1.1越嶺隧道選址
4.1.2傍山隧道選址
4.1.3不良地質地段隧道選址
4.1.4隧道洞口選址
4.2鐵路隧道平面設計
4.3鐵路隧道縱斷面設計
4.4鐵路隧道橫斷面設計
4.4.1直線隧道限界和凈空
4.4.2曲線隧道限界
4.4.3橫斷面設計內容和方法
思考題
第5章公路隧道總體設計
5.1公路隧道平面設計
5.2公路隧道縱斷面設計
5.3公路隧道洞外引線設計
5.4公路隧道限界和凈空斷面
5.4.1公路隧道限界
5.4.2公路隧道凈空斷面
5.5公路隧道襯砌斷面設計
5.6公路隧道設計文件組成
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地鐵與隧道工程 節選
第1章 緒論 1.1基本概念與分類 1.1基本概念與分類 地鐵與隧道工程屬于地下工程的范疇。廣義的地下工程包括所有為開發利用地下空間資源而深入地面以下所建造的工程建筑物。地下工程大致分為兩類： 一類是地下交通運輸工程，為解決人、車輛和列車等通行而修建的城市及山嶺下構造物，包括地下鐵道、城市道路隧道、山嶺鐵路隧道和山嶺公路隧道等； 另一類是服務于工業、民用或軍用需求的地下構造物，包括礦井、地下倉庫和油庫、各種輸水輸電輸油管廊工程、地下室、防空洞等。本書涵蓋的內容屬于**類地下交通運輸工程的范圍。 地下鐵道(簡稱地鐵)、山嶺鐵路隧道和公路隧道的組成構造中，地鐵含有車站建筑物，地下交通運輸工程的其他重要組成部分即為“隧道工程”。按照世界經濟合作與發展組織的定義，所有地下修建的條形建筑物，其內部空洞凈空斷面在2m2以上者均稱為隧道。因此隧道工程的含義非常廣泛，其設計和施工基本原理相同或相似，僅在服務對象和功能特點上有一定的差別。 下面介紹地下隧道的分類。 1. 按隧道用途分類 1) 交通隧道 交通隧道是指滿足交通路線暢通的要求,提供運輸和人行的孔道和通道。主要有地鐵、鐵路隧道、道路(公路和城市道路)隧道、航運隧道、人行地道。 (1) 地鐵。地鐵是解決大城市交通擁擠、車輛堵塞等問題，且能大量快速運輸乘客的一種城市交通設施。它可以使很大部分地面客流轉入地下，提高行車速度，通過縮短車次間隔時間，節省了乘車時間，便利了乘客的活動。在戰時，地鐵還可以起到人防工程的功能，圖11所示為地鐵車站。 (2) 鐵路隧道。我國是個多山的國家，鐵路穿越這些地帶時，往往會遇到山嶺障礙。同時鐵路還有小曲線半徑限制，需要修建隧道以克服高程或平面障礙。在沿著河谷修建鐵路時，遇到河道彎曲、兩岸橫坡陡峻、地質不良等現象，常修隧道使線路從山里通過。這樣既可以使路線順直，線路縮短，又可以減小坡度，還可躲開各種不良地質條件，從而提高牽引定數，多拉快跑，使運營條件得以改善。高速鐵路行車速度高，對基礎設施要求高，線路*小曲線半徑大，所以高速鐵路上必然會出現大量的隧道工程。 (3) 道路隧道。道路的限制坡度和*小曲線半徑都沒有鐵路那樣嚴格，早期山區修筑公路時為節省工程造價很少修建隧道。但隨著社會的發展，高等級公路逐漸出現，現在穿越山區時，也常采用隧道方案。此外，在城市中心，為避免平面交叉，利于高速行車，也常采用道路隧道方式。 (4) 人行地道。城市鬧市區行人眾多，而且與車輛混行，為了提高交通運送能力及減少交通事故，除架設人行天橋以外，也可以修建人行地道和地下立交車道滿足人們的通行需求。 (5) 航運隧道。修建航運隧道，把分水嶺兩邊的河道溝通起來，既可以縮短航程，又可以節省船閘的費用，船只可迅速而順直地通過，使航運條件大為改善。 2) 綜合管廊工程 目前，我國正在大力推行的綜合管廊工程，是在城市地下建造一個隧道空間，將電力、通信、燃氣、供熱、給排水等各種工程管線集于一體，設有專門的檢修口、吊裝口和監測系統，實施統一規劃、統一設計、統一建設和管理，是保障城市運行的重要基礎設施和“生命線”，如圖12所示。 圖11地鐵車站 圖12綜合管廊工程 3) 礦山隧道 礦山隧道主要是為采礦服務的，主要有運輸巷道、給水隧道、通風隧道。 2. 按長度分類 根據隧道開挖長度，可分為特長隧道、長隧道、中長隧道和短隧道，地鐵無此分類要求，如表11所示。 表11隧道長度分類 鐵 路 隧 道公 路 隧 道地鐵 分類長度/m分類長度/m 特長隧道L＞10000特長隧道L＞3000 長隧道3000＜L≤10000長隧道1000＜L≤3000 中長隧道500＜L≤3000中長隧道500＜L≤1000 短隧道L≤500短隧道L≤500無具體規定，一般市中心區間隧道長度為1~2km 3. 其他分類方法 (1) 按照國際隧道協會(ITA)定義的隧道的橫斷面積大小劃分標準分類： 極小斷面隧道(2~3m2)、小斷面隧道(3~10m2)、中等斷面隧道(10~50m2)、大斷面隧道(50~100m2)和特大斷面隧道(大于100m2)。 (2) 按照隧道所在的位置分類： 山嶺隧道、水底隧道和城市隧道。 (3) 按隧道所處地質條件分類： 土質隧道和石質隧道。 (4) 按隧道施工方法分類： 鉆爆法隧道、明挖法隧道、機械法隧道和沉埋法隧道。 (5) 按隧道斷面形狀分類： 圓形隧道、矩形隧道和馬蹄形隧道。 (6) 按照隧道埋置的深度分類： 淺埋隧道和深埋隧道。 1.2地下工程發展與現狀 1.2地下工程發展與現狀 地下交通工程的發展歷程涵蓋在人類地下空間的發展歷史中。隨著科學技術的發展，人類對地下空間的利用大致經歷了以下四個時代。 (1) 從人類出現至公元前3000年的遠古時期，原始人類穴居是用獸骨、石器等工具開挖，修筑在可以自身穩定而無需支承的地層中。 (2) 從公元前3000年至5世紀的古代時期，這是為生活和軍事防御目的而利用隧道的時代，埃及金字塔和古代巴比倫引水隧道、我國秦漢時期的陵墓和地下糧倉，已具有相當技術水準和規模。古代巴比倫王朝為連接宮殿和神殿而修建了約1km長的隧道，斷面尺寸為3.6m×4.5m，施工期間將幼發拉底河水流改道，采用明挖法建造。 (3) 從5世紀至14世紀的中世紀時代，世界范圍內出現礦石開采技術。 (4) 從15世紀開始的近代與現代，諾貝爾發明黃色炸藥，成為開發地下空間的有力武器，加速了隧道技術的發展。如有益礦物的開采，運河、公路和鐵路隧道的修建，以及隨著城市的發展而修建的地下鐵道、下水道等，使得隧道的修建技術得到極大的發展。 1.2.1隧道發展歷史和現狀 迄今已知的*早用于交通的隧道為古巴比倫城幼發拉底河下修筑的人行隧道。法國的馬爾派司運河隧道是*早用火藥開鑿的航運隧道。19世紀初歐洲法、意、瑞士等國就已在山區修建公路隧道，**座用于現代交通的水底隧道是1807年開工的倫敦泰晤士河下公路隧道。我國*早用于交通的隧道為石門隧道（建于公元66年），**條鐵路隧道是1890年建成的臺灣獅球嶺隧道，**條水底公路隧道是1970年建成的上海黃浦江水底隧道。 中國高速鐵路隧道技術在近十幾年得到了快速發展。中國大陸**條通車運營的有隧道工程的合肥至南京高速鐵路，于2008年4月18日開通運營，共有2座隧道，全長2005m。截至2015年底，中國建成通車的高速鐵路隧道長度總計約3200km，數量超過2200座，其中長度大于10km的特長隧道29座，總長約370km。中國已經成為名副其實的高速鐵路大國、隧道大國，并初步形成了一套完整的中國標準的高速鐵路隧道技術體系。 圖13給出幾個世界隧道之*。 圖13世界隧道之* 2001年投入運營的挪威西部的拉達爾隧道是目前世界上*長的公路隧道(24.5km)。瑞士圣哥達基線鐵路隧道，耗資900億，兩千工人花費17年挖了57.1km，圣哥達基線隧道并不是單條隧道，而是由兩條約57km長的平行隧道組成，2016年通車，是目前*長的鐵路隧道。 泰晤士河底隧道是*早應用噴射混凝土和盾構的隧道，法國工程師在泰晤士河底先建設一個上、中、下三層分36小格的長方形鐵框架，稱之為盾構(圖14)，這是現代修建地鐵和地質復雜地段盾構由來。當時工效很慢，每個小格里站一個人，從上到下順序挖，隨挖隨封，每次只前進10cm。由上到下全部挖完后，由千斤頂往前推進，然后抓緊時間砌筑，這相當于今天的初期支護和二次襯砌，這個全長396m的水底隧道花費18年才貫通。 圖14盾構雛形 1988年開始修建的英吉利海峽隧道，基于法國工程師Gamond的設計思路，采用地下盾構施工，為保證修建精度，在機器的控制系統上輸入設計路線坐標，在已掘進的隧道壁上和盾構機上安裝了用于傳遞和接收測量坐標的雷射激光接收裝置用于指導掘進方向，*終這條海底隧道以2cm誤差精確貫通。 石太客運專線太行山隧道于2009年建成，目前是我國*長的山嶺鐵路隧道，為雙洞單線，全長27.839km。在建設過程中，采用鉆爆法施工，全隧道共設進口1個、斜井9個、出口1個，共11處施工通道，在24個工作面同時展開施工。 秦嶺終南山公路隧道，是我國目前*長的公路隧道，居世界第二，2007年1月20日通車，采用雙洞四車道，單洞長18.02km，雙洞共長36.04km，總投資31.93億元。 世界海拔*高的隧道是我國的青藏鐵路風火山隧道，它坐落于海拔超過5000m的青藏高原風火山上，軌面海拔標高4905m，全長1338m，全部位于永久性凍土層內。 1.2.2地鐵發展歷史和現狀 世界上首條地下鐵路系統——倫敦大都會鐵路(圖15)于1863年1月10日全線通車，運行**年就載運了950萬名旅客。由于當時電力尚未普及，所以此地下鐵路采用蒸汽機車牽引，又因機車釋放出的廢氣對人體有害，所以當時的設計師腦洞大開，隧道每隔一段距離便要設置與地面打通的通風槽，以滿足通風需求。 圖15大都會地鐵 英國利物浦市于1886年開通穿越市中心并跨越默西河的地下鐵路，并于1903年實現了電氣化，是世界上**條實現電氣化的地下鐵路。自19世紀末至20世紀中期，受到當時科技水平以及**次和第二次世界大戰的影響，地鐵在各國的發展較為緩慢，雖然英、法、美、日相繼建成了地鐵線路，但總里程較短。20世紀70年代開始進入城市軌道交通建設高峰期，此后10年內全世界共建設了約1600km城市軌道交通線路。1976年，美國舊金山海灣區建成采用全自動操縱的**條高速地下鐵道。據統計，目前世界上已有40多個國家和地區的127座城市都建造了地鐵，線路總長度超過了7000km。 中國的地鐵建設起步較晚，總體來看，其發展經歷可分為以下四個階段。 (1) 起步階段。20世紀50年代，我國開始籌備北京地鐵網絡建設，1969年10月建成北京地鐵1號線，全長23.6km，該階段地鐵建設除滿足運送乘客需求外，主要以人防功能為主。 (2) 發展階段。20世紀初至80年代，北京、上海、廣州等幾個大城市規劃建設地鐵，該階段地鐵建設開始真正以城市交通為目的。 (3) 調控階段。20世紀90年代后，國內一批省會城市開始籌劃建設地鐵。由于項目多且造價高，1995年12月國務院發布國辦60號文，暫停了地鐵項目的審批，同時國家計委開始研究制定地鐵交通設備國產化政策。 (4) 建設高峰期。1999年以后，國家的政策逐步鼓勵大中城市發展地鐵交通，地鐵建設速度大大超過之前的30年。 截至2017年年底，中國大陸已經建成世界上規模*大的地鐵網絡，有34座城市建成了軌道交通系統，總運營里程達到5033km，地鐵占比約70%。 1.3地鐵隧道工程發展前景和趨勢 1.3.1發展前景
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