本书结合地下工程设计理论与施工技术近年来的发展，较为系统地介绍了地下工程的规划、设计的基本概念、基本原理、主要理论和方法，以及地下工程主要施工方法的工艺过程和技术要点，力求系统、全面，且重点突出、有所侧重。全书共分10章，主要内容包括地下空间资源及开发利用价值、地下工程的工程地质环境及围岩分级、交通地下工程规划、地下结构设计方法、地下结构计算理论、交通地下工程支护结构类型选择及参数设计、地下工程施工、地下工程施工监控量测、地下工程结构防水等。各章后附有思考题或习题。本书主要作为高等学校土木工程专业地下工程课程的教材或参考书，也可供从事地下工程研究、设计和施工的人员参考。

前    言

迄今为止，国内学者编著的地下工程学科的高等学校教材不出5种。与其他学科，尤其是一

些土木工程基础学科相比，显得很不足，同时也与地下工程理论、技术和该学科的历史、发

展极不相称。

20世纪50年代初，我国高等教育的学科、专业、课程的设置及教学要求学习前苏联和一些东

欧国家的模式。大学生在校期间的专业课学得精、深，到工作岗位后很快就能独立担负起某

一方面的技术工作。以近50年高等教育所积累的成功经验为基础，为适应国内外高等教育和

经济社会发展的形势，自20世纪末至21世纪的最初几年，我国对高等教育进行了大规模的调

整和改革，实行宽口径培养的模式，较多地压缩了专业课教学课时；但强调采用先进的教学

手段，对学生专业素质、技能的培养提出了新的、更高的要求。

本教材是为适应高等教育改革的新形势，并针对北京交通大学土木工程专业新的培养计划而

编写的。教材的编写原则是：贯穿地下工程是由围岩和支护结构组成的结构体系这一主线，

吸收地下工程学科领域的最新理论和工程技术成果，以基本原理、基本概念、基本方法的阐

述为主，强调内容的系统性、完整性，在关键知识点上力求新、精、深。

最近几年，我国对地下工程学科领域的设计规范、标准作了全面修订，颁布实施了如下新的

设计规范、标准：

(1) 《工程岩体分级标准》(GB 50218—94)；

(2) 《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB 50086—2001)；

(3) 《地下工程防水技术规范》(GB 50108—2001)；

(4) 《铁路隧道设计规范》(TB 10003—2005)；

(5) 《公路隧道设计规范》(JTG D70—2004)；

(6) 《地铁设计规范》(GB 50157—2003)；

(7) 《水工隧洞设计规范》(SL 279—2002)；

(8) 《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》(铁建设函［2005］285号)；

(9) 《京沪高速铁路设计暂行规定(上、下)》(铁建设［2004］157号)。

本教材完全做到了结合上述新修订的规范、标准编写，对规范、标准修订的新成果进行充分

吸收并加以解释和阐述。同时，在地下工程施工方法方面，也反映了近年来城市(尤其是北

京市)地铁车站、大断面隧道暗挖施工的成果。完全可以说，这是目前国内全面反映规范、

标准修订成果的唯一一本地下工程学科的高等学校教材，也是本教材区别于其他同类教材的

显著特点之一。

读者在读完、学生在学完本书内容后，可能有一个体会：我不仅了解了地下工程的基本概念

、基本原理、基本方法，同时也会进行地下结构设计和指导地下工程施工。

众所周知，地下工程种类繁多，本教材实难面面俱到。在地下工程规划设计和支护参数设计

两部分内容，我们仅集中论述交通地下工程，这体现了内容有所侧重。

高等学校的根本任务之一是培养学生的创新能力。编写出具有创新精神的教材是实现这一根

本任务的具体体现。本教材就是按照求反映最新成果和学术动态、求新的编写思路和内容框

架的宗旨编写的，尽管它还有不尽完美之处。

本书由北京交通大学隧道与岩土工程研究所的几位从事较长时间教学科研工作的教师集体编

写。贺少辉教授任主编，项彦勇副教授、李兆平副教授任副主编；张弥教授、刘维宁教授任

主审。第1、2、3、7、10章由贺少辉编写；第4、5、6章由项彦勇编写，贺少辉编写了这3章

的部分内容；第8、9章由李兆平编写。贺少辉负责全书的统稿。

两位主审提出了许多宝贵的修改意见，为本教材添光加彩，在此深表谢意。

本书得到北京交通大学教材出版基金资助，在此表示由衷的感谢。

由于本书是3位编者合作的产物，又因主编水平有限，以及客观条件和时间精力等限制，难

以很好地履行上述基本思想，缺点与错误在所难免，希望广大读者不吝赐教。

作者通讯地址：北京市海淀区上园村3号北京交通大学土建学院    贺少辉

邮政编码：100044

Email：heshaohui1114@126.com

贺少辉

2006年2月



目    录

第1章  绪论

第2章  地下空间资源及开发利用价值

  21  地下空间利用的基本概念

    211  地下空间的涵义

    212  地下空间利用的历史沿革

    213  地下空间发展的宏观背景

  22  地下空间资源的潜在与实际价值

    221  地下空间资源

    222  开发地下空间的战略意义

    223  地下空间的城市功能

    224  地下空间的开发价值与综合效益

  23  地下空间的防灾及环境特性

    231  地下空间抗御外部灾害的能力

    232  地下空间的内部防灾要求

    233  地下空间与生态环境

    234  地下空间的内部环境要求

  24  地下空间开发的法律与政策问题

    241  法律问题

    242  政策问题

第3章  地下工程地质环境及围岩分级(类)

  31  概述

  32  围岩结构分类及其破坏特征

    321  岩体结构分类

    322  地下工程围岩失稳破坏性态

  33  围岩的初始应力场

    331  围岩初始应力场的组成——自重应力场和构造应力场

    332  围岩初始应力场的变化规律与影响因素

    333  围岩初始应力场的确定方法  

  34  围岩稳定性的影响因素及围岩分级因素与指标的选择

    341  影响围岩稳定性的主要因素

    342  分级(类)的因素指标及其选择

  35  国内外主要地下工程围岩分级(类)标准

    351  国内主要地下工程围岩分级(类)标准

    352  国外主要围岩分类系统简介

第4章  交通地下工程规划

  41  地下工程投资分析

  42  交通地下工程规划

    421  山岭隧道的规划

    422  水底隧道的规划

    423  城市地下铁道的规划

  43  交通隧道的限界与构造形式

    431  交通隧道结构的限界与净空要求

    432  铁路隧道曲线地段断面加宽

    433  交通隧道结构的构造形式

第5章  地下结构的设计方法

  51  地下结构的设计内容与目的

  52  地下结构设计方法

    521  容许应力法

    522  破损阶段法

    523  极限状态法——按结构可靠度设计

    524  支护设计的特征曲线法

    525  支护结构的工程类比设计法

第6章  地下结构的力学计算理论

  61  地下结构的受力特点和力学计算模型

  62  荷载结构模型中荷载的计算方法

    621  荷载（作用）及其组合

    622  主动围岩压力的计算

    623  围岩被动反力的计算

    624  地下水压力和浮力的计算

    625  地震力的计算

  63  地下结构内力的计算方法

    631  荷载结构法

    632  地层结构法

第7章  交通地下工程支护结构类型及参数设计

  71  地下工程围岩与支护结构的共同作用

    711  围岩特征曲线（支护抗力（支护阻力）对围岩位移的影响）

    712  支护结构的补给曲线（支护特征曲线）

    713  围岩与支护结构的相互作用

  72  支护结构的设计原则

    721  对支护结构的基本要求

    722  支护结构类型的选择和设计

  73  铁路隧道支护类型的选择和设计参数

  74  公路隧道支护类型的选择和设计参数

    741  支护（衬砌）类型及其选择

    742  分离式独立双洞隧道复合式衬砌设计参数

    743  小净距及连拱隧道支护类型选择及设计参数

  75  盾构隧道衬砌结构类型选择与设计参数

    751  盾构隧道衬砌结构类型选择

    752  横截面内轮廓和结构尺寸拟定

    753  盾构法施工时特殊地段的衬砌

第8章  地下工程施工

  81  地下工程明挖法施工

    811  放坡开挖基坑的设计与施工

    812  有围护结构的基坑设计与施工

  82  地下工程逆作法施工

  83  山岭隧道新奥法施工

    831  山岭隧道工程特点

    832  隧道施工方法及其选择

    833  新奥地利隧道施工法——岩石地层的新奥法施工

  84  城市地下工程浅埋暗挖法施工

    841  地铁区间隧道的浅埋暗挖法施工

    842  地铁车站的浅埋暗挖法施工

    843  城市地下工程暗挖法施工控制地层沉降的主要措施

  85  盾构法施工

    851  盾构法施工、盾构概貌及其适用范围

    852  盾构选型

    853  盾构法施工

第9章  地下工程施工监控量测

  91  地下工程施工监测意义

  92  监测方案的编制

  93  地下工程施工主要监测项目

  94  监测资料的整理分析与反馈

第10章  地下工程防水

  101  地下工程防水的重要性

  102  地下工程中常遇的地下水

  103  地下工程防水设计原则和要求

    1031  设计原则

    1032  设计要求

  104  地下工程防水等级和设防要求

    1041  地下工程的防水等级

    1042  地下工程的防水设防要求

  105  地下工程防排水系统

  106  地下工程防水材料

    1061  卷材防水层

    1062  涂料防水层

    1063  塑料防水板防水层

    1064  膨润土(纳米)板(毯)防水层

  107  地下工程混凝土结构细部构造防水

    1071  变形缝防水

    1072  施工缝防水构造

    1073  后浇带防水

  108  盾构法结构防水

    1081  管片防水

    1082  管片接缝防水

参考文献