本书由大连交通大学学术著作出版基金资助出版。本书对管棚预支护的作用机理进行了详细的介绍。首先，采用解析方法和数值计算方法对隧道施工过程中管棚的力学行为进行了研究，分析了隧道开挖过程中管棚、隧道围岩及支护结构的受力与变形特征，并对管棚预支护条件下隧道开挖面的稳定性进行了评价；其次，将塑性极限分析上限定理与强度折减技术相结合，建立了管棚预支护条件下隧道开挖面三维稳定性分析模型，讨论了隧道埋深、地下水、隧道洞径及围岩条件等因素对开挖面稳定性的影响；然后，基于三维弹塑性有限元方法对隧道开挖面正面预支护及管棚预支护进行了参数分析，并对管棚预支护条件下隧道开挖面稳定的可靠度进行了研究；最后，通过几个典型的管棚预支护工程实例帮助读者应用该项技术。
本书可供高等院校土木工程、铁道工程、隧道工程研究生使用，亦可供科研单位有关专业人员以及设计单位、施工企业工程技术人员阅读参考。

隧道及地下工程施工往往需要穿越复杂的地质地段。在浅埋地段、软弱破碎地层以及大面积淋水或涌水等不良地段施工时，常会发生开挖面围岩失稳，或由于初期支护强度不能满足围岩稳定要求或支护不及时而导致洞体围岩坍塌、冒顶等现象。在上述情况下，为增强洞室围岩的稳定性，将隧道开挖的影响控制在最小限度内，需要采用特殊的加固围岩的方法，即通常所谓的“超前预支护”。管棚预支护是一种常用的隧道超前预支护措施，它具有预支护距离长、施工快、安全性高、工期短等优点，被认为是隧道和地下工程防塌防沉最有效的辅助工法之一，在隧道、地铁和地下通道等工程中得到广泛应用。
本书详细地介绍了管棚预支护技术的基本理论、设计原理和施工技术等内容。首先，采用解析方法和数值计算方法对隧道施工过程中管棚的力学行为进行了研究，并将理论和数值计算结果与现场实测数据进行了对比验证，分析了隧道开挖过程中管棚、隧道围岩及支护结构的受力与变形特征，并对管棚预支护条件下隧道开挖面的稳定性进行了评价；其次，将塑性极限分析上限定理与强度折减技术相结合，建立了管棚预支护条件下隧道开挖面三维稳定性分析模型，讨论了隧道埋深、地下水、隧道洞径及围岩条件等因素对开挖面稳定性的影响；然后，基于数值方法对隧道开挖面正面预支护及管棚预支护进行了设计参数优化分析，研究了有无管棚预支护条件下不同核心土长度、不同台阶长度、不同开挖步距、不同管棚布置方式以及在有无地下水情况下，不同管棚预支护长度、不同地下水位时，隧道开挖对管棚力学行为、地层沉降及开挖面稳定性的影响；最后，对管棚预支护条件下隧道开挖面稳定的可靠度进行了研究，并通过典型管棚预支护工程实例帮助读者应用该项技术。
本书结合作者多年的工程实践经验，通过典型的管棚预支护工程实例，全面阐述了管棚预支护技术，对该项技术的理论分析、经验设计提供了较详细的解释，旨在为广大读者奉献一本体系完整、内容翔实、资料丰富、图文并茂、实用性强并具有一定理论深度的隧道管棚预支护技术专著，以推动其在隧道工程的应用和发展。
本书可供高等院校研究生、科研单位有关专业人员、设计单位及施工企业工程技术人员参阅。
著者
2017.7

1隧道工程概述

11隧道工程的概念

12隧道工程的分类

13隧道工程建设的特点

14隧道围岩压力

15隧道工程的设计理论与方法

16隧道工程施工方法

17本章小结

2隧道工程辅助工法

21超前锚杆

22水平旋喷注浆

23机械预切槽法

24冻结法

25预衬砌法

26超前注浆小导管

27插板法

28管幕法

29管棚预支护法

210本章小结

3管棚预支护技术

31管棚预支护概述

32管棚预支护的构造形式

33管棚预支护的布置形式

34管棚预支护参数的选择

35管棚预支护技术的研究现状

36本章小结

4隧道开挖过程中管棚的力学行为分析

41管棚力学模型建立的基本观点

42管棚受力荷载的确定

43管棚Pasternak弹性地基梁力学模型

44管棚的力学行为分析

45管棚设计参数分析及优化设计

46本章小结

5管棚预支护条件下隧道施工过程的数值模拟及现场测试

51依托工程简介

52管棚及隧道施工过程的数值模拟

53数值模拟结果分析

54隧道现场量测试验

55本章小结


目录
隧道管棚预支护技术的作用机理与工程应用

6管棚预支护条件下隧道开挖面三维稳定性塑性极限分析

61塑性极限分析的基本理论

62基于强度折减技术的隧道开挖面三维稳定性分析上限解法

63管棚预支护条件下隧道开挖面三维稳定性分析上限解法

64考虑渗流力的管棚预支护条件下隧道开挖面三维稳定性极限分析

65本章小结

7管棚预支护条件下隧道开挖面稳定的可靠度研究

71管棚预支护条件下隧道开挖面稳定的极限状态方程

72管棚预支护条件下隧道开挖面稳定的可靠度计算方法

73算例

74本章小结

8管棚预支护设计参数优化

81管棚预支护条件下隧道开挖面正面预支护参数分析

82管棚预支护体系的参数分析

83考虑渗流压力的管棚预支护参数分析

84本章小结

9管棚预支护的施工技术

91施工方法概述

92钻孔法

93夯管法

94顶管法

95施工方法的选择

96施工中易出现的问题及处理措施

97本章小结

10管棚预支护工程应用实例

101工程实例1——管棚在隧道洞口浅埋段的应用

102工程实例2——管棚在下穿既有地铁车站工程中的应用

103工程实例3——管棚在双连拱隧道下穿公路中的应用

104工程实例4——管棚在隧道塌方地段的应用

105本章小结

参考文献

王海涛，男，1982年4月生，湖北随州人，副教授，博士（后），硕士生导师，詹天佑青年奖获得者，辽宁省百千万人才工程“千层次”人选，辽宁省高等学校“杰出青年学者成长计划”人选，首届“大连青年科技之星”。中国土木工程学会土力学及岩土工程分会青年工作委员会委员，中国岩石力学与工程学会青年工作委员会和技术咨询工作委员会委员，国际土力学及岩土工程学会会员。中国铁路总公司、辽宁省建设工程评标专家，大连市人民政府研究室智库特聘专家。

无