本書結(jié)合中國高速鐵路的發(fā)展,分析了中國高速鐵路隧道的特點,系統(tǒng)總結(jié)了中國高速鐵路隧道采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,全面介紹了中國高速鐵路隧道在勘察設(shè)計、施工技術(shù)、建設(shè)與運營管理方面取得的成就,闡述了中國高速鐵路取得的創(chuàng)新技術(shù)成果,并對截至2015年底中國投入運營和在建的高速鐵路隧道的工程實績進行介紹。
2006年,我曾組織編著《高速鐵路隧道》一書。當(dāng)時,中國還沒有建成過一座高速鐵路隧道,對于如何設(shè)計和施工高速鐵路隧道缺乏經(jīng)驗。為了支持高速鐵路隧道建設(shè),我們組織國內(nèi)鐵路隧道專家,在前期研究的基礎(chǔ)上,廣泛考察學(xué)習(xí)國外高鐵隧道技術(shù),借鑒其他國家和地區(qū)的工程實踐,并充分吸納我國普速鐵路隧道的建設(shè)經(jīng)驗,編著完成了那本書,對修建高速鐵路和高速鐵路隧道發(fā)揮了預(yù)期的作用。
編寫《高速鐵路隧道》時,我曾設(shè)想10年后要根據(jù)我們自己的工程實踐再編著一本書,書名就叫《中國高速鐵路隧道》,以全面介紹中國人自己修建的高速鐵路隧道,總結(jié)中國人自己的高速鐵路隧道修建技術(shù)。時間過得很快,今年已是2016年了。在這10年間,中國的高速鐵路從無到有,從少到多,從線到網(wǎng),從弱到強,已經(jīng)成為舉世矚目的國家名片。截至2015年年底,投入運營的高速鐵路已超過19萬km,其中包含高速鐵路隧道約3
200 km,是國外高速鐵路運營隧道總長度的兩倍多。如果加上當(dāng)前正在修建的幾千公里高速鐵路隧道,以及正在設(shè)計和規(guī)劃的高速鐵路上的隧道,中國高速鐵路隧道的總量將突破10 000 km。
10年來,伴隨著大規(guī)模的高速鐵路建設(shè),已形成了大量的高速鐵路隧道工程實例、科技成果和實踐經(jīng)驗,已經(jīng)形成中國自主的高速鐵路隧道標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)體系,為高速鐵路隧道技術(shù)水平和建設(shè)能力的進一步發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ),也為我們編著《中國高速鐵路隧道》提供了豐富的素材,讓我們圓了一個夢。
本書主要由五部分組成。第一部分是概況,介紹中國高速鐵路隧道的發(fā)展概況以及中國高速鐵路隧道主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。第二部分是勘察設(shè)計,系統(tǒng)介紹中國高速鐵路隧道的洞口及洞門設(shè)計、支護結(jié)構(gòu)設(shè)計、防排水、附屬構(gòu)筑物、空氣動力學(xué)效應(yīng)、緩沖結(jié)構(gòu)、耐久性設(shè)計、防災(zāi)疏散救援與運營通風(fēng)和專業(yè)接口設(shè)計。第三部分是施工技術(shù),主要介紹高速鐵路隧道主要施工方法、施工工藝、施工裝備及機械化配套技術(shù)、施工地質(zhì)超前預(yù)報、監(jiān)控量測和復(fù)雜地質(zhì)施工技術(shù)。第四部分是建設(shè)與運營管理,主要介紹高速鐵路隧道風(fēng)險管理、安全技術(shù)和環(huán)境管理、隧道質(zhì)量檢測及評價技術(shù)、工程驗收和運營養(yǎng)護維修管理等。第五部分是工程實績,主要介紹中國高速鐵路隧道的工程實例,包括已經(jīng)投入運營的高速鐵路隧道、正在建設(shè)的高速鐵路隧道情況以及代表性隧道工程。
本書由中國鐵路經(jīng)濟規(guī)劃研究院、中國鐵路總公司工程設(shè)計鑒定中心組織編著,參加單位有中國鐵路總公司工程管理中心、中國鐵道科學(xué)研究院、中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司、中鐵二院工程集團有限公司、鐵道第三勘察設(shè)計院有限公司、中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司、中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司、中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司、西南交通大學(xué)等,趙勇、肖明清、肖廣智擔(dān)任主編,其他參加編著人員有馬偉斌、王明年、唐國榮、田四明、李光偉、馬志富、馬超峰、劉俊成、郭小雄、莫陽春、劉玉乾、趙文成、趙鵬等。全書由關(guān)寶樹、蔡申夫主審。
本書編著過程中,得到很多專家學(xué)者和高速鐵路隧道建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工單位、科研單位的大力支持,特別是各鐵路設(shè)計院的隧道設(shè)計負責(zé)人,提供了大量翔實的高速鐵路隧道的有關(guān)數(shù)據(jù)資料、現(xiàn)場照片等,各鐵路設(shè)計院的隧道總工程師參加了本書的審稿工作。中國鐵路經(jīng)濟規(guī)劃研究院院長、中國鐵路總公司工程設(shè)計鑒定中心主任周孝文對本書的編著給予高度重視,對編寫內(nèi)容提出具體要求,并對主要章節(jié)進行統(tǒng)校定稿。中國工程院院士王夢恕、何華武為本書作序,并對本書的編著給予技術(shù)指導(dǎo)。中國鐵道出版社編審傅希剛對本書的定位、內(nèi)容形式給予了明確要求,并多次參與書稿的審定。在此,謹(jǐn)向以上單位和個人一并表示感謝!
本書共有插圖600余幅,數(shù)據(jù)表格320多個,內(nèi)容豐富,信息量大,資料全面,反映了已經(jīng)建設(shè)的中國高速鐵路隧道的實踐情況,可供從事高速鐵路隧道設(shè)計、施工、建設(shè)及運營管理、教育和技術(shù)研究的人員參考。
由于本書篇幅較大、編著時間倉促、資料來源和編者水平有限,不足之處在所難免,敬請讀者不吝賜教,多提批評指導(dǎo)意見,以利修正。
趙勇
主要從事鐵路隧道的技術(shù)研究、設(shè)計審查等工作,曾主持和參加隧道圍巖穩(wěn)定性及其控制技術(shù)等30多項科研課題的研究,主持審查青藏鐵路、京滬高速鐵路等100多條鐵路隧道工程的設(shè)計,主持鐵路隧道重大技術(shù)方案的研討,主持和參加有關(guān)鐵路隧道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的編制和審查,發(fā)表學(xué)術(shù)論文50多篇。與本書有關(guān)的論著有《高速鐵路隧道》、《黃土隧道工程》、《軟弱圍巖隧道施工技術(shù)》等,主要科研成果有高速鐵路大斷面黃土隧道建設(shè)成套技術(shù)及應(yīng)用,曾獲2015年國家科技進步二等獎,排名第1。宜萬鐵路復(fù)雜巖溶隧道修建技術(shù)獲中國鐵道學(xué)會鐵道科技特等獎等。
肖明清
主要從事隧道與地下工程的研究與設(shè)計,曾主持和參加南京長江隧道、武廣高速鐵路隧道、廣深港獅子洋下水隧道等幾十項鐵路、公路、城市地下工程的設(shè)計。主持和參加獅子洋水下隧道結(jié)構(gòu)靜動力學(xué)特征及關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)試驗研究、高速鐵路隧道緩沖結(jié)構(gòu)技術(shù)、大型跨江海隧道結(jié)構(gòu)力學(xué)特征及整體化設(shè)計方法研究等數(shù)十項科研項目的研究。與本書有關(guān)的論著有《高速鐵路水下隧道研究與設(shè)計》,主要科研成果有大直徑泥水盾構(gòu)越江隧道關(guān)鍵技術(shù)研究,獲2014年度國家科學(xué)技術(shù)進步二等獎(排名第1)。
肖廣智
主要從事隧道及地下工程的研究、施工管理,多次主持鐵路隧道施工過程中重大技術(shù)方案的研討,參加鄭西高鐵大斷面黃土隧道建設(shè)成套技術(shù)研究等幾十項科研項目,發(fā)表論文30多篇。與本書有關(guān)的論著有《不良、特殊地質(zhì)隧道施工技術(shù)及實例》,主要科研成果有高速鐵路大斷面黃土隧道建設(shè)成套技術(shù)及應(yīng)用,曾獲2015年國家科技進步二等獎,排名第10。
第一篇概況
緒論3
1中國高速鐵路隧道的發(fā)展7
11中國高速鐵路發(fā)展及規(guī)劃7
12運營高速鐵路隧道概況9
13在建高速鐵路隧道概況13
14規(guī)劃高速鐵路隧道概況17
15中國高速鐵路隧道技術(shù)特點17
2主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計原則20
21建筑限界和隧道襯砌內(nèi)輪廓20
22單洞雙線和雙洞單線隧道形式比較25
23主要設(shè)計原則29
第二篇勘察設(shè)計
3地質(zhì)勘察37
31地質(zhì)勘察的特點37
32地質(zhì)勘察技術(shù)38
33主要工程地質(zhì)問題47
34隧道圍巖分級54
4洞口位置選擇及洞門設(shè)計70
41洞口位置選擇70
42洞門形式與設(shè)計71
43洞口相關(guān)工程設(shè)計81
5隧道支護結(jié)構(gòu)設(shè)計90
51復(fù)合式襯砌設(shè)計90
52明洞襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計123
53盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計131
6防排水設(shè)計138
61隧道防排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和原則138
62復(fù)合式襯砌隧道防排水設(shè)計139
63明挖隧道防排水設(shè)計153
64嚴(yán)寒地區(qū)隧道防排水155
65防排水材料標(biāo)準(zhǔn)及工藝160
7輔助坑道及附屬構(gòu)筑物169
71輔助坑道設(shè)計169
72溝槽及設(shè)備洞室176
8隧道空氣動力學(xué)效應(yīng)181
81空氣動力學(xué)效應(yīng)181
82瞬變壓力及相關(guān)問題182
83隧道口微氣壓波控制標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)問題187
84減緩隧道空氣動力學(xué)效應(yīng)的技術(shù)措施189
85隧道空氣動力學(xué)效應(yīng)實車測試193
9洞口緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計209
91洞口緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)置條件209
92洞口緩沖結(jié)構(gòu)形式及選擇209
93等截面開孔型緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)218
94擴大斷面型緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)221
95洞口平行導(dǎo)坑型緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)225
10耐久性設(shè)計229
101隧道支護結(jié)構(gòu)劣化規(guī)律229
102隧道工程環(huán)境類型及等級劃分232
103隧道結(jié)構(gòu)體系耐久性技術(shù)對策235
104隧道耐久性設(shè)計240
11防災(zāi)疏散救援及通風(fēng)設(shè)計244
111鐵路隧道災(zāi)害類型及特征244
112鐵路隧道群分類246
113隧道火災(zāi)規(guī)模及煙流特性252
114火災(zāi)模式下人員疏散時間263
115隧道防災(zāi)疏散救援設(shè)施結(jié)構(gòu)形式266
116隧道防災(zāi)疏散救援工程設(shè)計270
117隧道通風(fēng)設(shè)計275
12工程接口設(shè)計278
121接口設(shè)計的主要內(nèi)容278
122隧道與相鄰結(jié)構(gòu)物接口設(shè)計278
123隧道與四電工程接口設(shè)計280
124隧道與無砟軌道接口設(shè)計285
第三篇施工技術(shù)
13主要施工方法289
131礦山法289
132微震控制爆破施工方法295
133水壓爆破施工方法302
134非爆破施工方法306
14主要施工工藝311
141超前支護與加固施工工藝311
142初期支護施工工藝316
143防排水系統(tǒng)施工工藝318
144仰拱施工工藝323
145二次襯砌施工工藝326
15施工裝備及機械化配套技術(shù)330
151隧道主要施工裝備330
152機械化配套設(shè)備選型336
153施工機械設(shè)備配套方案342
16施工地質(zhì)超前預(yù)報352
161地質(zhì)超前預(yù)報內(nèi)容352
162地質(zhì)超前預(yù)報方法352
163地質(zhì)超前預(yù)報設(shè)計353
164地質(zhì)超前預(yù)報實施354
17監(jiān)控量測358
171監(jiān)控量測項目及設(shè)備配置358
172監(jiān)控量測斷面及測點布置359
173監(jiān)控量測頻率360
174監(jiān)控量測方法360
175圍巖與支護變形控制基準(zhǔn)362
176量測信息與反饋363
18復(fù)雜地質(zhì)隧道施工技術(shù)365
181軟弱圍巖隧道施工技術(shù)365
182巖溶隧道施工技術(shù)368
183瓦斯隧道施工技術(shù)378
第四篇建設(shè)與運營管理
19隧道風(fēng)險管理387
191概述387
192鐵路隧道風(fēng)險評估388
193風(fēng)險管理397
194施工安全風(fēng)險預(yù)測及規(guī)避對策398
20安全技術(shù)和環(huán)境管理402
201安全管理402
202技術(shù)管理403
203環(huán)境管理405
21隧道質(zhì)量檢測及評價技術(shù)408
211隧道質(zhì)量檢測技術(shù)408
212隧道質(zhì)量評價技術(shù)415
22工程驗收418
221工程驗收標(biāo)準(zhǔn)418
222靜態(tài)驗收418
223動態(tài)驗收423
23運營隧道服役狀態(tài)評估與維護技術(shù)426
231運營隧道狀態(tài)分類426
232隧道狀態(tài)檢測與評估433
233隧道維修技術(shù)435
24運營高速鐵路隧道維修管理444
241高速鐵路隧道維修管理現(xiàn)狀444
242高速鐵路隧道維修管理組織形式444
243高速鐵路隧道保養(yǎng)管理446
244高速鐵路隧道維修管理446
245高速鐵路隧道大修管理447
第五篇工程實績
25運營高速鐵路隧道453
25