新书 | 赵勇：隧道设计理论与方法
——谨以此书，献给中国的隧道建设者！
这是一部承前启后的作品，记录了中国在走向隧道大国的历程中奋斗的足迹，也终将伴随，更多的隧道人戮力同心走向隧道强国！
设计，对任何构造物来说，其目的都是一致的，但由于构造物的用途、要求性能不同，其设计方法和内容也各异。因此，讲“隧道设计”，首先要明确隧道构造物的基本特点，其次是要明确构筑一个什么样的构造物，即隧道构造物要求具有什么样的性能（要求性能），才能具体谈隧道如何设计、如何施工。
——关宝树
前言
进入21世纪以后，我国隧道工程发展迅猛，特别是随着高速公路、高速铁路、城市地铁的大规模修建，呈现出建设标准高、速度快、长度长、断面大、地质复杂、工期短等显著特点，并且高海拔、大埋深、高岩温、强富水、挤压性围岩和不良气体等隧道逐渐增多，城市复杂环境隧道和跨江越海水下隧道呈快速增长之势。这些隧道工程的建设对我国隧道修建技术的发展提出了很大的挑战，也带来了难得的发展机遇。对我国隧道修建技术发展而言，首先取得的成绩是主要的，我们在较短的时间内建成了这么多地质复杂的隧道工程，为我国的交通发展和经济建设做出了突出的贡献。已故王梦恕院士曾直言 ：“只有隧道工程才可以使高速铁路采用较大的曲线半径穿山越岭成为可能，没有隧道工程技术的进步，就没有中国高速铁路。”但是，我们也有很多经验教训值得总结，有不少隧道工程在建设过程中走了不小的弯路，造成了严重的后果，有的是发生重大安全事故造成人员伤亡和设备损坏，有的是拖延了项目工期，有的是增加工程投资造成了经济损失，也有的是给后期运营带来隐患甚至直接影响运营安全。这些教训充分反映了我们的隧道设计还有很多不完善的地方，我们的施工技术还不够先进，我们的建设管理水平还需要进一步提高。
隧道技术的发展，首要在设计，设计是技术进步的龙头。也只有先进的设计，才能建造出精品工程。设计是有灵魂的，好的设计必须有科学的理论指导和正确的设计方法。当前隧道设计工作中往往有几种不良的倾向 ：有的设计直接照搬参考图，缺乏针对性和灵活性，但事实上世界上没有完全相同的两座隧道，设计也要体现出个性 ；有的设计采用极其保守的工程措施，美其名曰“宁强勿弱”，实际上是造成工程的浪费，缺乏经济性，要知道不考虑经济性的方案不是好的设计方案 ；有的设计长官意识太强，有些观念本来就是错误的，但我们的设计人员怕得罪上级，设计方案遵从长官意志，结果这些工程往往经不起历史的考验。当然，绝大部分设计人员还是想把设计搞好，但是一方面由于缺乏经验，难以准确判断出可供参考的工程案例，另一方面由于对设计方法了解不够，难以设计出高质量的作品。写作本书的目的，就是期望向广大设计人员传递一个正确的设计思想，使其全面了解国内外有关隧道设计的理论和方法，掌握隧道相关技术的最新发展和工程应用实例，为可能遇到的相关技术难题提供参考。
本书之所以用“讲”的形式进行写作，主要是考虑“讲”写起来更加灵活，更容易把深奥的理论讲清楚，“平面铺展”与“纵向深入”相结合，基于当前行业发展和隧道技术理念与方法创新的规律帮助读者建立完善的知识结构，从而拉近读者与作者的距离，给读者一种面对面交流的感觉。另外，每一讲是一个独立专题，都是围绕隧道设计理论和方法进行系统介绍，讲与讲之间既有联系，又重点突出、自成一体。
本书共分九篇，56 讲。首先为绪论，共分 2 讲，主要介绍隧道设计的特征及基本要求，我国隧道工程取得的成就，以及隧道设计理论和方法的发展历程。第一篇介绍隧道设计的基本理论和设计方法，共分 9 讲，主要介绍隧道工程的力学理论、围岩稳定性评价和分级、高速铁路隧道空气动力学效应及工程对策，系统介绍国外的设计理论 ：新奥法、挪威法和岩土变形控制分析法，以及国内隧道设计常用的标准设计和工程类比设计方法、特征曲线法以及最新研究成果围岩变形控制设计方法。第二篇介绍支护结构设计，共分 12 讲，首先介绍常用的结构计算方法，包括解析设计方法以及荷载—结构模型和围岩—结构模型两种结构计算方法 ；然后分别介绍矿山法隧道结构体系中各部分的设计方法，包括超前支护设计、掌子面围岩补强设计、初期支护设计、二次衬砌设计、明洞与棚洞设计 ；最后介绍其他几种施工工法的设计方法，包括 TBM 选型及设计、盾构隧道管片设计、沉管隧道设计，以及隧道结构耐久性设计。第三篇主要介绍特殊结构设计，共分 5 讲，包括洞口段设计、浅埋和偏压段设计、超大跨度隧道结构设计、近接隧道设计和结构抗震设计。第四篇主要介绍隧道的防排水设计，共分 4讲，包括围岩渗透性及地下水控制、围岩注浆堵水与加固设计、防水设计和排水设计。第五篇介绍特殊岩土与不良地质隧道设计，共分 10 讲，包括黄土隧道、风积沙隧道、寒区隧道、多年冻土隧道、岩溶隧道、岩爆防治、挤压性围岩隧道、采空区隧道、膨胀性围岩隧道和瓦斯隧道的设计方法。第六篇是特殊工法设计，共分 3 讲，分别是冻结法、微振爆破设计方法和悬臂掘进机铣挖法设计。第七篇介绍其他设计，共分 6 讲，分别是辅助坑道设计、缺陷整治设计、超前地质预报、监控量测、铁路隧道运营通风和防灾救援设计。第八篇主要介绍几个重大工程实例，共分 5 讲，包括目前运营最长的关角隧道、在建最长的高黎贡山隧道、获得国家科技进步奖的狮子洋水下隧道、采用 TBM 法修建的西秦岭隧道和采用沉管法修建的港珠澳大桥沉管隧道。本书内容非常丰富，几乎涵盖了隧道设计有关的全部理论和方法。
本书作者均来自于隧道设计和研究单位的一线人员，具有丰富的理论功底和设计经验，每一讲的执笔人都是在该领域或该技术方向有深入研究的权威专家。本书由赵勇总策划并组织撰写、审查和统稿把关，关宝树教授亲自参加绪论篇的撰写并作为总审稿人对每一讲提出审查意见，参加审稿的还有李国良、肖明清、喻渝、肖广智、张顶立、王明年、朱永全、王世清、罗章波、吕刚、贺维国等，参与内容提要和目录部分英文撰写和润色工作的有严金秀、石少帅等。在本书撰写过程中，得到中国铁路经济规划研究院有限公司、中国铁道科学研究院有限公司、中国铁路设计集团有限公司、中铁第一勘察设计院集团有限公司、中铁二院工程集团有限责任公司、中铁第四勘察设计院集团有限公司、中铁第五勘察设计院集团有限公司、中铁工程设计咨询集团有限公司、中铁第六勘察设计院集团有限公司、中国铁建重工集团有限公司等单位领导和技术人员的大力支持，提供很多宝贵资料。另外，人民交通出版社股份有限公司陈志敏副总编、曲乐主任、王霞副主任等全面指导了本书的编著。在此，向所有作者以及编审人员的辛勤付出，向各支持单位表示衷心感谢和崇高敬意。
在本书即将出版之际，国家做出了全面规划建设川藏铁路的决定。川藏铁路是进入新时代实现中华民族伟大复兴中国梦的伟大工程，也是展现我国成为交通强国的标志性工程，其中雅安至林芝段工程是世界上地质条件最复杂、环境条件最恶劣的交通工程项目，是人类交通工程建设史上最具挑战性的铁路项目。从初步研究看，该段工程长约 971 km，设计隧道约 802 km，隧线比高达 82%，其中长度大于 30km 的超长隧道有 7 座，且具有三高（海拔高、地应力高、岩温高）、四多（活动断裂多、岩爆多、软岩大变形多、地震多）、五难（地质勘察难、辅助坑道难、大临工程难、弃渣难、物资保障难）等特点。隧道工程是决定川藏铁路成功与否的关键控制工程，相信在广大隧道科技人员、施工建设管理人员的共同努力下，川藏铁路一定能建设成、建设好。希望本书的出版，能对川藏铁路隧道工程的设计和施工提供借鉴。
由于本书篇幅较大，出版时间仓促，参与撰写的人员较多，风格很难统一，且作者水平有限，难免有疏漏和错误之处，敬请读者提出宝贵意见。
内容提要
本书系统介绍了作者及其团队十余年来在隧道工程相关设计理论和设计方法方面的研究成果。全文以隧道工程设计为主线，简要介绍了隧道的设计特征及基本要求、我国隧道工程取得的成就以及设计理论和方法的发展历程，系统介绍了国内外隧道工程基本理论和设计方法 ；结合我国隧道工程的特点以及各位作者多年的设计和工程实践经验，重点介绍了隧道工程的支护结构设计、特殊结构设计、防排水设计、特殊岩土和不良地质隧道设计、特殊工法设计和其他设计的核心内容，并结合我国典型隧道工程设计实例进行了分析。本书内容非常丰富，系统总结了我国隧道设计的经验和最新成果，代表了我国当代隧道工程设计的技术水平。本书共 56 讲，内容以讲的形式展开，深入浅出，通俗易懂，实用性强。
本书主要可供从事隧道工程设计、施工、科研和建设管理的人员参考使用，也可作为高等学校相关专业本科生和研究生的专业教材。
《隧道设计理论与方法》
赵勇 等著
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THE END
编辑：李娜
审核：王霞
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