课程代码：150820

课程名称：地下工程施工／Underground Engineering Construction

学时学分：48/3

适用专业：城市地下空间工程、土木工程鲁班班

开课部门：地质工程学院

一、课程定位

（一）课程性质

本课程是城市地下空间工程专业的学科专业课程模块中的专业核心课，土木工程鲁班班的专业任选课。

（二）课程在人才培养过程中的作用

本课程主要培养学生独立分析和解决地下工程施工中有关的施工技术以及施工组织管理方面的能力，通过本课程的学习，能够系统地掌握地下工程的主要施工方法和施工工艺，能合理制定一般地下工程项目的施工方案，具有编制施工组织设计、组织单位地下工程项目实施的初步能力；能够分析影响施工过程中的安全隐患，提出有效防患措施，并针对不同地下工程施工灾害，提出有效的处置对策。

1. 本课程与其它课程关系

   作为学习本课程的基础，学生应首先学习结构力学、材料力学、工程地质与水文地质、混凝土结构基本原理、隧道工程等课程的相关知识，尤其是结构力学的相关知识对于本课程的学习是必不可少的专业基础。

   二、教学目标

   （一）知识目标

   系统、全面地讲述地下工程施工方面的知识，着重讲述地下工程施工的基本施工方法、施工技术和施工组织管理的知识，要求学生牢固掌握并熟练运用。

   （二）能力目标

   运用所学知识，制定合理的施工方案，培养学生解决地下工程问题的实际工作能力。

   （三）素质目标

   培养学生养成团队合作、组织协调、竞争与合作的初步能力，以及较强的应对危机与突发事件的能力。

   三、教学内容与基本要求

   第一章 绪 论

   1. 教学内容

   第一节 地下工程定义、分类

   （1）地下工程定义

   （2）地下工程分类

   第二节 地下工程施工技术

   （1）城下工程主要施工方法

   （2）地下工程主要施工技术

   第三节 地下工程施工技术新进展

   第四节 我国地下工程施工技术的重大进步

   2. 重点与难点

   重点：地下工程主要施工方法的种类

   难点：地下工程主要施工技术的种类

   3. 基本要求

   掌握地下工程定义以及主要施工方法和主要施工技术的种类，了解地下工程分类和我国地下工程施工技术的重大进步。

   4. 教学方法

   讲授法结合案例教学法

   第二章 软弱围岩隧道暗挖施工

   1. 教学内容

   第一节 基本施工方案

   （1）双侧壁导坑工法

   （2）CRD工法

   （3）CD工法

   （4）台阶工法

   第二节 支护施工

   （1）超前支护施工

   （2）初期支护施工

   （3）二衬支护施工

   （4）仰拱与铺底

   2. 重点与难点

   重点：双侧壁导坑工法、CRD工法、CD工法和台阶法的基本施工方案、支护技术和施工作业方式。

   难点：双侧壁导坑工法、CRD工法、CD工法和台阶法的选取原则和适用范围。

   3. 基本要求

   熟悉双侧壁导坑工法、CRD工法、CD工法和台阶法的选取原则、适用范围、基本施工方案、支护技术和施工作业方式，掌握管棚支护、小导管支护、锚杆支护、喷射混凝土支护和二衬支护的施工工艺和施工程序。

   4. 教学方法

   讲授法结合案例教学法

   第三章 硬岩隧道钻爆法施工

   1. 教学内容

   第一节 基本施工方案

   （1）台阶法施工

   （2）导坑法施工

   （3）全断面施工

   第二节 钻眼爆破作业

   （1）炮眼定位

   （2）钻眼机具及作业

   （3）爆破作业

   （4）装药

   （5）填塞

   （6）爆破网络及起爆

   （7）爆破警戒与信号

   （8）爆后检查及处理

   第三节 光面爆破

   （1）光面爆破参数的确定

   （2）地下工程光面爆破关键技术

   第四节 洞渣装运

   （1）装渣

   （2）运输

   （3）调车

   （4）渣石转载

   第五节 施工作业方式

   （1）施工作业方法

   （2）一次成洞施工作业方式

   （3）隧道施工循环方式与循环

   2. 重点与难点

   重点：台阶开挖法、导坑开挖法和全断面开挖法的基本施工方案，钻眼爆破作业。

   难点：炮眼定位、爆破作业、炮眼装药量与光面爆破的计算、编制和爆破图表的绘制。

   3. 基本要求

   熟悉台阶开挖法、导坑开挖法和全断面开挖法的基本施工方案，掌握施工机械设备和施工工艺以及掌握炮眼定位、爆破作业、炮眼装药量与光面爆破的计算、编制和爆破图表的绘制，了解钻眼机具准备及作业内容、施工作业方法、一次成洞施工作业方式、隧道施工循环方式与循环图表的选用和编制。

   4. 教学方法

   讲授法结合案例教学法

   第四章 竖井井筒施工

   1. 教学内容

   第一节 概述

   （1）竖井井筒的类型

   （2）竖井施工的基本工艺

   第二节 井口施工

   （1）锁口砌筑

   （2）表土掘砌方法

   第三节 竖井井身施工方法

   （1）一次成井

   （2）单行作业

   （3）平行作业

   （4）反井刷大

   （5）短段掘砌

   第四节 凿岩爆破作业

   （1）凿岩

   （2）竖井掏槽爆破技术

   （3）竖井爆破注意事项

   第五节 竖井装岩与提升

   （1）装岩

   （2）提升

   2. 重点与难点

   重点：竖井井口与井身施工方法选择、钻眼爆破作业、装岩与提升。

   难点：竖井施工的基本工艺，井身施工的基本施工方案，竖井掏槽爆破的主要技术。

   3. 基本要求

   熟悉竖井井口与井身施工方法选择、竖井施工的基本工艺、井身施工的基本施工方案；掌握竖井掏槽爆破技术，掌握竖井装岩与提升的工作原理。

   4. 教学方法

   讲授法结合案例教学法

   第五章 斜井施工

   1. 教学内容

   第一节 斜井开挖特点

   第二节 表土施工

   （1）井口明槽施工

   （2）井筒表土施工

   第三节 斜井基岩施工方法

   （1）钻眼爆破作业

   （2）装岩与提运

   第四节 斜井支护

   第五节 施工作业机械化

   （1）斜井岩石掘进机施工

   （2）斜井反井钻机施工

   （3）机械化配套

   2. 重点与难点

   重点：斜井开挖特点、斜井基岩施工方法、装渣与提运的设备选择。

   难点：斜井基岩施工方法。

   3. 基本要求

   熟悉斜井开挖特点，斜井基岩施工方法和井口表土施工方法，以及斜井岩石掘进施工作业机械化；了解装渣与提运的设备选择，提升与运输的作业内容。

   4. 教学方法

   讲授法结合案例教学法

   第六章 盾构法施工

   1. 教学内容

   第一节 概述

   （1）盾构法基本原理

   （2）盾构法的主要优缺点

   第二节 盾构的基本构造

   （1）盾构壳体

   （2）盾构机的尺寸

   （3）推进系统

   （4）掘削机构

   （5）排土系统

   （6）管片拼装机

   （7）挡土机构

   （8）驱动机构

   第三节 盾构的类型及选择

   （1）盾构机的类型

   （2）盾构选型

   第四节 出洞和进洞技术

   （1）工作井

   （2）基座与后座（后盾）

   （3）出洞、进洞方式

   （4）出洞

   （5）进洞

   （6）临时封门

   （7）洞门土体加固

   第五节 推进作业

   （1）推进开挖方法

   （2）掘进管理

   （3）姿态的控制

   （4）推进时的壁后充填

   第六节 管片的制作与养护

   （1）施工准备

   （2）管片制作

   （3）管片养护

   （4）管片缺陷的修补

   第七节 管片储存及运输

   （1）储存堆置

   （2）管片运输

   第八节 管片的拼装

   第九节 隧道的二次衬砌

   第十节 盾构掘进对地层的影响及监测

   （1）致使地层变位的主要因素及阶段划分

   （2）地层位移的计算和预测

   （3）地表沉降的监测与控制

   2. 重点与难点

   重点：盾构法施工的进出洞技术，盾构推进作业，管片拼装与衬砌，推进过程中对地层的影响与监控。

   难点：进出洞施工，掘进管理，管片拼装，推进中地面沉降槽计算。

   3. 基本要求

   熟悉盾构法施工基本原理，盾构法施工的优缺点；掌握盾构机尺寸及推进系统推力的计算、盾构法施工的进出洞技术、盾构推进开挖方法、盾构施工地面沉降监测、掘进管理、推进中地面沉降槽计算。

   4. 教学方法

   讲授法结合案例教学法

   第七章 岩质隧道掘进机施工

   1. 教学内容

2. 概述

3. 全断面岩质隧道掘进机

   （1）全断面岩质隧道掘进机施工的优缺点及其适用范围

   （2）全断面岩质隧道掘进机的类型与结构

   （3）后配套系统

   第三节 全断面岩质隧道掘进机的选择

   （1）选择原则

   （2）施工方案的选择

   （3）掘进机主机的选择

   （4）掘进机主要技术参数的选择

   （5）后配套设备的选择

   第四节 全断面岩质隧道掘进机施工

   （1）施工准备

   （2）掘进作业

   （3）出渣与运输

   （4）通风除尘工作

   （5）支护作业

   2. 重点与难点

   重点：岩质隧道掘进机的选择，全断面岩石隧道掘进机施工的施工准备、掘进作业和出渣与运输。

   难点：全断面岩石隧道掘进机施工方案选择与施工作业。

   3. 基本要求

   熟悉全断面岩质隧道掘进机法施工的基本原理，优缺点、适用性；掌握岩质隧道掘进机的选择，全断面岩质隧道掘进机施工的施工准备、掘进作业和出渣与运输；了解全断面岩质隧道掘进机的类型与结构，全断面岩石隧道掘进机的后配套系统。

   4. 教学方法

   讲授法结合案例教学法

   第八章 顶管法施工

   1. 教学内容

   第一节 顶管法施工的基本原理及分类

   （1）基本原理

   （2）顶管法施工分类

   第二节 顶管机类型及其选择

   （1）顶管机类型

   （2）顶管机的选型

   第三节 工作井布置

   （1）工作井的选择

   （2）顶进工作井的布置

   第四节 顶管法施工作业及进出洞技术

   （1）施工准备

   （2）进出洞段施工

   （3）顶管顶进施工

   （4）施工测量技术

   第五节 顶管工程施工荷载计算

   （1）顶力的计算

   （2）顶管施工总推力

   （3）掌子面稳定性验算

   2. 重点与难点

   重点：顶管法施工作业、进出洞技术，顶管工程顶管顶力和施工总推力计算。

   难点：进出洞段、顶管顶进的施工技术，顶管法施工测量技术。

   3. 基本要求

   熟悉顶管工程计算；掌握顶管法施工作业、进出洞技术、施工测量技术；了解顶管法施工分类与基本原理、顶管机类型及其选择和顶进前施工准备。

   4. 教学方法

   讲授法结合案例教学法

   第九章 沉管法施工

   1. 教学内容

   第一节 概述

   第二节 施工工艺流程

   （1）施工前的调查工作

   （2）临时干坞

   第三节 管段制作

   （1）钢壳混凝土管段制作

   （2）矩形管段的制作

   （3）管段的检漏与干舷调整

   第四节 沉管隧道的浚挖

   （1）沉管基槽施工

   （2）航道疏浚

   第五节 管段沉放与连接

   （1）管段的出坞

   （2）管段浮运

   （3）管段的沉放

   （4）管段水下连接

   （5）管段的内部连接

   （6）管段的最终接头

   第六节 基础处理及回填

   2. 重点与难点

   重点：管段检漏，干舷调整，基槽施工，管段沉放与连接，基础处理及回填。

   难点：管段检漏，干舷调整，基槽设计与施工，管段出坞、浮运、沉放、水下连接，基础处理及回填。

   3. 基本要求

   熟悉沉管隧道的基本结构、施工工艺流程，干坞的设计与施工；掌握管段检漏、干舷调整、基槽设计与施工、管段沉放与连接、基础处理及回填；了解干坞内的设施设备、管节段制作、航道疏浚。

   4. 教学方法

   讲授法结合案例教学法

   第十章 基坑工程施工

   1. 教学内容

   第一节 概述

   第二节 基坑竖直与放坡开挖施工

   （1）土方边坡开挖不加支撑的深度和坡度要求

   （2）基坑边坡坡度的确定

   第三节 基坑支护施工

   （1）工字钢板围护结构

   （2）钢板桩围护结构

   （3）水泥土搅拌桩挡墙

   （4）钻孔灌注桩围护结构

   第四节 土层锚杆施工

   （1）锚杆类型

   （2）锚杆支护体系的构造

   （3）锚杆施工工艺

   第五节 地下连续墙施工

   （1）地下连续墙分类

   （2）地下连续墙的优缺点

   （3）成槽机具

   （4）地下连续墙施工工艺

   （5）修筑导墙

   （6）泥浆护壁

   （7）挖深槽

   （8）清底

   （9）钢筋笼的加工与吊放

   （10）混凝土的浇筑

   （11）地下连续墙施工存在的主要问题及防治措施

   2. 重点与难点

   重点：基坑围护施工技术，钻孔灌注桩和地下连续墙的施工工艺。

   难点：钻孔灌注桩的施工工艺，地下连续墙施工中的水下混凝土浇筑与钢筋笼的加工与吊放的方法。

   3. 基本要求

   掌握基坑围护施工工艺，以及掌握钻孔灌注桩、锚杆和地下连续墙的施工工艺；了解基坑围护结构类型、基坑围护的土方开挖、地下连续墙分类。

   4. 教学方法

   讲授法结合案例教学法

   第十一章 施工辅助工法

   1. 教学内容

   第一节 概述

   第二节 冻结法施工

   （1）冻结法施工原理

   （2）冻结法施工的适用条件

   （3）冻结制冷设备

   （4）冻结法施工工艺

   第三节 注浆法施工

   （1）注浆材料及选择

   （2）合理确定注浆参数

   （3）注浆设备

   （4）注浆法施工工艺

   2. 重点与难点

   重点：冻结法施工，注浆法施工的注浆材料选择和注浆参数的合理确定。

   难点：冻结法和注浆法的施工工艺。

   3. 基本要求

   熟悉冻结法施工原理、注浆材料及选择、注浆法的施工要点；掌握冻结法和注浆法的施工工艺；了解冻结法制冷设备和注浆设备。

   4. 教学方法

   讲授法结合案例教学法

   第十二章 施工辅助工作

   1. 教学内容

   第一节 施工通风与防尘

   （1）通风方式的选择

   （2）通风机械设备的选择

   （3）防尘工作

   第二节 压缩空气供应

   （1）空压机站与压风管道的布置

   （2）供风能力的计算与空压机选择

   第三节 施工供水与排水

   （1）供水

   （2）排水

   第四节 地下工程施工供电与照明

   （1）供电

   （2）照明

   （3）安全用电

   2. 重点与难点

   重点：施工通风与防尘，施工供水、排水和供电。

   难点：供风能力的计算与空压机选择，施工供水量的计算，施工用电量的计算。

   3. 基本要求

   熟悉通风方式和通风机械设备的选择，空压机站与压风管道的布置，供水与排水的机械设备选择，变压器的选择；掌握供风能力的计算与空压机选择，施工供水与排水的计算和布置，施工用电量的计算；了解施工通风的目的，防尘工作，施工照明及安全用电的工作内容。

   4. 教学方法

   讲授法结合案例教学法

   第十三章 施工组织与管理

   1. 教学内容

   第一节 概述

   第二节 施工组织设计

   （1）施工组织设计编制内容

   （2）施工组织设计编制

   第三节 施工方案

   （1）确定施工方案的依据

   （2）选择施工方案的原则

   （3）施工方案的主要内容

   第四节 施工进度计划编制

   （1）施工作业方式

   （2）施工工期计划横道图

   （3）竖向图表

   （4）网络图

   （5）主要材料、机具、劳动力需用量计划

   第五节 地下工程施工场地的设计

   第六节 地下工程施工质量管理

   （1）施工质量控制的任务

   （2）地下工程施工质量控制的基本方法

   （3）地下工程施工质量控制体系

   第七节 地下工程施工现场管理

   第八节 施工合同管理和风险管理

   （1）施工合同管理

   （2）地下工程项目的风险管理

   2. 重点与难点

   重点：施工方法和施工机械设备的选择，施工顺序安排，施工进度计划编制，施工质量控制体系的制定。

   难点：施工方法的选择，施工顺序安排，施工进度计划编制。

   3. 基本要求

   熟悉施工方案的技术经济评价，施工场地布置原则，主要施工设施布置要求；掌握施工方法和施工机械设备的选择，施工顺序安排，施工场地布置平面图的绘制，施工进度计划编制，施工质量控制体系的制定，现场施工技术管理。

   4. 教学方法

   讲授法结合案例教学法

   四、课程学时分配（以章节为单位）

五、推荐教材和教学参考书

1. 推荐教材：《地下工程施工技术》，许建聪编著，中国建筑工业出版社，2015年第1版。

2. 教学参考书：

①《地下工程施工》，张彬、刘艳军、李德海编著，人民交通出版社，2017年第1版。

②《地下工程施工》，张志勇编著，机械工业出版社，2015年第1版。

六、考核方式

课程考核为考试，最终考核成绩由平时成绩和期末考试成绩加权计算得到，平时成绩和期末考试成绩各占50%；平时成绩由出勤次数、课堂问题回答、课后作业和期中考试组成，其中课后作业作为平时成绩给出的主要依据。期末考试为闭卷考试。

修订人：李小瑞  修订日期：2019年4月8日

审核人：李孝波  审核日期：2019年4月9日