新奥法.ppt.ppt

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一、隧道施工方法,第一节隧道施工,隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技术和施工管理的总称。

隧道施工方法的选择主要依据工程地质和水文地质条件，并结合隧道断面尺寸、长度、衬砌类型、隧道的使用功能和施工技术水平等因素综合考虑研究确定。

（一）隧道施工基本概念,隧道施工方法可按以下方式分类：

（二）山岭隧道的常规施工方法,山岭隧道的常规施工方法又称为矿山法。

将采用钻爆开挖加钢木构件支撑的施工方法称为“传统的矿山法”；而将采用钻爆开挖加锚喷支护的施工方法称之为“新奥法”。

1、矿山法,是以木或钢构件作为临时支撑，待隧道开挖成形后，逐步将临时支撑撤换下来，而代之以整体式衬砌作为永久性支护的施工方法。

2、新奥法,新奥法即奥地利隧道施工新方法（NewAustrianTunnellingmethodNATM），是以喷射混凝土锚杆作为主要支护手段，通过监测控制围岩的变形，便于充分发挥围岩的自承能力的施工方法。

由于锚喷支护技术的应用和发展，导致隧道及地下洞室工程理论步入到现代理论的新领域，也使隧道及地下洞室工程的设计和施工更符合地下工程实际，即设计理论施工方法结构（体系）工作状态（结果）的一致。

（一）新奥法施工程序,二、新奥法的基本概念,

（二）新奥法施工的基本原则,少扰动开挖时要尽量减少对围岩的扰动次数、扰动强度、扰动范围和扰动持续时间。

早支护开挖后及时施作初期锚喷支护，使围岩的变形进入受控制状态。

勤量测指以直观、可靠的量测方法和量测数据来准确评价围岩（或围岩加支护）的稳定状态，或判断其动态发展趋势，以便及时调整支护形式、开挖方法,紧封闭一方面指采取喷射混凝土等防护措施，避免围岩因长时间暴露而致强度和稳定性的衰减。

另一方面指要适时对围岩施作封闭形支护。

三、隧道洞口施工,隧道施工的洞口地段，是指隧道进口（或出口）附近对隧道施工有影响的地段，该地段通常因地质地形复杂需要做特殊处理。

（一）洞口地段的一般概念,进洞前应尽早完成洞口排水系统在场地清理作施工准备时，应先清理洞口上方及侧方有可能滑塌的表土、灌木及山坡危石等。

洞口施工宜避开雨季和融雪期。

洞口部分圬工基础必须置于稳固的地基上。

洞门拱墙应与洞内相邻的拱墙衬砌同时施工连接成整体，确保拱墙连接良好。

洞口段洞身施工时，应根据地质条件、地表沉陷控制以及保障施工安全等因素选择开挖方法和支护方式。

洞门完成后，洞门以上仰坡脚受破坏处，应及时处理。

（二）洞口工程,洞口地段施工注意事项,洞口地段自然灾害及处置措施,（三）明洞工程,当边坡能暂时稳定时，可采用先墙后拱法；当边坡稳定性差，但拱脚承载力较好，能保证拱圈稳定时，可采用先拱后墙法；半路堑式明洞施工时，可采用墙拱交替法，且宜先做外侧边墙，继做拱圈，再做内侧边墙；当路堑式明洞拱脚地层松软，不能采用先拱后墙法施工时，可待起拱线以上挖成后，采用跳槽挖井法先浇筑两侧部分边墙，再做拱圈，最后作其余边墙；具备相应的机具条件时，可采用拱墙整体浇筑。

明洞衬砌施工方法,灌注混凝土前应复测中线和高程，衬砌不得侵入设计衬砌轮廓线；拱圈应按断面要求制作定型挡头板、外模和骨架，并应采取防止走模的措施；采取跳槽边墙浇筑拱圈时，应加强对拱脚的基底处理，保持拱脚稳定；当拱脚基底过深时，应先浇筑基础托梁，必要时架设锚杆使拱脚混凝土与岩壁连接牢固，防止拱脚基底松动沉落；浇筑拱圈混凝土达到设计强度70%以上时，方可拆除内外支模拱架。

明洞衬砌施工注意事项,在拱圈外模拆除后应立即做好防水层及拱脚处的纵向盲沟，保证排水顺畅；墙背回填应同时进行。

墙底部应铺填0.51.0m厚碎石并夯实，然后向上回填。

石质地层中墙背与岩壁空隙不大时，可采用与墙身同级别混凝土回填；空隙较大时，可采用片石混凝土或浆砌片石回填密实。

土质底层，应将墙背坡面开凿成台阶状，用干砌片石分层码砌，缝隙用碎石填塞紧密，不得任意抛填土石；明洞拱背回填应对称分层行市，每层厚度不得大于0.3m，其两侧回填的土面高差不得大于0.5m。

回填致拱顶齐平后，应立即分层满铺填筑至要求高度；使用机械回填应待拱圈混凝土强度达到设计强度且人工夯实填至拱顶以上1.0m后方可进行。

明洞回填施工注意事项,（四）明洞工程洞口的施工方法,洞口段围岩为级以下，地层条件良好时，一般可采用全断面直接开挖进洞。

洞口段围岩为IV级，地层条件较好时，宜采用正台阶法进洞（不短于20m区段）爆破进尺控制在1.52.5m。

洞口段围岩为级，地层条件较差时，宜采用上半断面长台阶法进洞施工。

洞口段围岩为级以上，地层条件差时，可采用分部开挖法和其它特殊方法进洞施工。

四、开挖方法,隧道开挖的基本原则是：

在保证围岩稳定或减少对围岩的扰动的前提条件下，选择恰当的开挖方法和掘进方式，并应尽量提高掘进速度。

在选择开挖方法时，应对隧道断面大小及形状、围岩的工程地质条件、支护条件、工期要求、工区长度、机械配备能力、经济性等相关因素进行综合分析，采用恰当的开挖方法。

按开挖隧道的横断面分部情形来分，开挖方法可分为全断面开挖法、下导洞超前法、台阶开挖法、分部开挖法等。

（一）全断面开挖法,全断面开挖法就是按照设计轮廓一次爆破成形，然后修建衬砌的施工方法。

适用条件,

（1）I级围岩，在用于级围岩时，围岩应具备从全断面开挖到初期支护前这段时间内，保持其自身稳定的条件。

（2）有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备。

（3）隧道长度或施工区段长度不宜太短，根据经验一般不应小于lkm，否则采用大型机械化施工，其经济性较差。

（4）全断面法不适用于3车道隧道和停车带区段开挖隧道机械化施工，有三条主要作业线，见表,全断面法施工特点

（1）开挖断面与作业空间大、干扰小；

（2）有条件充分使用机械，减少人力；（3）工序少，便于施工组织与管理，改善劳动条件；（4）开挖一次成形，对围岩扰动少，有利于围岩稳定。

（二）台阶法,根据台阶长度不同，划分为长台阶法、短台阶法和微台阶法三种。

施工中采用哪一种台阶法，要根据两个条件来决定，第一是对初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，要求闭合时间越短，第二是对上部断面施工所采用的开挖、支护、出渣等机械设备需要施工场地大小的要求。

1、长台阶法,长台阶法开挖断面小，有利于维持开挖面的稳定，适用范围较全断面法广，一般适用于地质条件较差的V级围岩,2、短台阶法,短台阶法适用于地质条件差的V级围岩，台阶长度定为1015m，即12倍开挖宽度，主要是考虑拉开工作面，减少干扰，因此台阶长度不宜过短。

短台阶法可缩短支护闭合时间，改善初期支护的受力条件，有利于控制围岩变形。

缺点是上部出渣对下部断面施工干扰较大，不能全部平行作业。

3、微台阶法,适用于级围岩，一般为35m的台阶长度。

微台阶法上下断面相距较近，机械设备集中，作业时相互干扰大，生产效率低，施工速度慢。

（三）分部开挖法,分部开挖法包括环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁法等。

1、环形开挖留核心土法环形开挖留核心土法常用于级围岩单线和V级围岩双线隧道掘进。

施工要求：

环形开挖进尺一般为0.52.0m；开挖后应及时施作喷锚支护、安设钢架支撑，每两榀钢架之间采用连续钢筋连接，并加锁脚锚杆；当围岩地质条件差，自稳时间较短时，开挖前在拱部设计开挖轮廓线以外，进行超前支护,特点：

开挖工作面稳定性好施工干扰大、工效低,2、侧壁导坑法根据侧壁导坑开挖的个数，分为单侧壁导坑法及双侧壁导坑法。

单侧壁导坑法单侧壁导坑法一般将断面分成三块：

侧壁导坑、上台阶、下台阶。

侧壁导坑宽度不宜超过0.5倍洞跨，高度以到起拱线为宜。

导坑与台阶的距离没有硬性规定，一般以施工互不干扰为原则。

由于单侧壁导坑法每步开挖的宽度较小，而且封闭型的导坑初期支护承载能力大，所以它适用于断面跨度大，地表沉陷难于控制的软弱松散围岩中。

双侧壁导坑法,适用于V级围岩双线或多线隧道掘进。

具有控制地表沉陷好，施工安全等优点，但进度慢，成本高。

施工要求：

侧壁导坑高度以到起拱线为宜；侧壁导坑形状应近于椭圆形断面，导坑断面为整个断面的1/3；侧壁导坑领先长度一般为3050m，以开挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布不影响另一侧导坑为原则；导坑开挖后应及时进行初期支护，并尽早封闭成环。

3、中洞法中洞法适用于双连拱隧道。

采用先施作隧道中墙混凝土，后开挖两侧的施工方法。

施工要求：

中洞法开挖高度应大于中墙高度1m，开挖宽度应大于5m；中洞开挖长度根据隧道长度、宽度以及地质情况综合考虑，一般为5080m；中洞开挖后应及时施作初期支护，再分段灌筑中墙混凝土，在中墙混凝土达到设计强度后方可拆模，并进行临时横向支撑。

4、中隔壁法（CD）,适用于V级围岩的浅埋双线隧道。

中隔墙开挖时，应沿一侧自上而下分为二或三部进行，每开挖一步均应及时施作锚喷支护、安设钢架、施作中隔壁，底部应设临时仰拱，中隔壁墙依次分步联结而成，之后再开挖中隔墙的另一侧，其分步次数及支护形式与先开挖的一侧相同。

施工要求：

各部开挖时，周边轮廓尽量圆顺，减小应力集中；各部的底部高程应与钢架接头处一致；每一部的开挖高度约为3.5m；后一侧开挖应全断面及时封闭；左右两侧纵向间距一般为3050m；中隔壁设置为弧形或圆弧形。

5、交叉中隔壁法（CRD）交叉中隔壁法适用于V级围岩浅埋的双线或多线隧道。

采用自上而下分为二至三步开挖中隔墙的一侧，并及时支护，待完成12部后，即开始另一侧l2部开挖及支护，形成左右两侧开挖及支护相互交叉的情形。

五、隧道施工辅助方法,

（一）超前锚杆,1、构造组成,超前锚杆是沿开挖轮廓线，以稍大的外插角，向开挖面前方安装锚杆，形成对前方围岩的预锚固，在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖等作业。

2、性能特点及适用条件特点：

柔性较大，整体刚度较小。

适用条件：

应力不太大，地下水较少的软弱围岩的隧道工程中，如土砂质地层、弱膨胀性地层、流变性较小的地层、裂隙发育的岩体、断层破碎带等、浅埋无显著偏压隧道。

（二）管棚1、构造组成,管棚是利用钢拱架沿开挖轮廓线以较小的外插角、向开挖面前方打入钢管或钢插板构成的棚架来形成对开挖面前方围岩的预支护,2、性能特点及适用条件,特点：

整体刚度较大，对围岩变形的限制能力较强，且能提前承受早期围岩压力。

适用条件：

主要适用于围岩压力来得快来得大、对围岩变形及地表下沉有较严格要求的软弱破碎围岩隧道工程中。

（三）超前小导管注浆1、构造组成,2、性能特点及适用条件,特点：

浆液被压注到岩体裂隙中并硬化后，不仅将岩块或颗粒胶结为整体起到了加固作用，而且填塞了裂隙，阻隔了地下水向坑道渗流的通道，起到了堵水作用。

适用于一般软弱破碎围岩，也适用于地下水丰富的软弱破碎围岩。

（四）超前深孔围幕注浆,（五）水平旋喷预支护使用旋喷注浆机，沿着隧道掌子面周边的设计位置旋喷注浆形成旋喷柱体，通过固结体的相互咬合形成预支护拱棚。

一般每根旋喷体，首先通过水平钻机成孔，钻到设计位置以后，随着钻杆的退出，用水泥浆或水泥一水玻璃双浆液旋喷注入钻成的孔腔，通过高压射流切割腔壁土体，被切割下的土体与浆液搅拌混合、固结形成直径600mm左右的固结体，同时周围地层受到压缩和固结，其土体的物理力学性能得到定程度的改善。

（六）机械预切槽法用预切槽锯沿隧道外轮廓切条宽1530cm、长约5m的切槽。

在切槽内立即填充高强度喷射混凝土，形成长35m的整体连续拱，两次连续拱的搭接长度为0.52.0m，视围岩的不同而定。

在安全稳定的作业环境下，用挖掘机或臂式掘进机开挖前作业面。

必要时，作业面装以玻璃纤维锚杆，以稳定作业面。

随后在作业面上喷混凝土。

紧随其后，安装隧道防水层，进行二次衬砌。