浅埋暗挖法.ppt

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现现代代岩岩土土施施工工技技术术岩土工程教研室岩土工程教研室3浅埋暗挖法与辅助施工技术浅埋暗挖法与辅助施工技术本本章章内内容容新奥法新奥法管棚法管棚法顶管法顶管法浅埋暗挖法浅埋暗挖法是城市地下工程施工的主要方法之一。

它适用于是城市地下工程施工的主要方法之一。

它适用于不宜明挖施工的含水量较小的各种地层，尤其对城市地区地面不宜明挖施工的含水量较小的各种地层，尤其对城市地区地面建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密布，且对地面沉降要建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密布，且对地面沉降要求严格的情况下，修建埋置较浅的地下结构工程更为合适。

对求严格的情况下，修建埋置较浅的地下结构工程更为合适。

对于含水较大的松散地层，采取堵水或降水等措施后该法仍能适于含水较大的松散地层，采取堵水或降水等措施后该法仍能适用。

用。

浅埋暗挖法浅埋暗挖法的技术核心是依据的技术核心是依据新奥法（新奥法（NewAustrianNewAustrianunnelingunnelingMethodMethod）的基本原理，施工中采用多种辅助措施加的基本原理，施工中采用多种辅助措施加固围岩，充分调动围岩的自承能力，开挖后及时支护、封闭成固围岩，充分调动围岩的自承能力，开挖后及时支护、封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系，是一种抑制围岩环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系，是一种抑制围岩过大变形的综合配套施工技术。

过大变形的综合配套施工技术。

3.13.1新奥法新奥法20个世纪个世纪60年代初奥地利学者年代初奥地利学者LvRabcewicz等人总等人总结出了新奥地利隧洞施工法，英文全名为结出了新奥地利隧洞施工法，英文全名为NewAustrianTunnelingMethod，因而简称为，因而简称为NATM。

新奥法认为围岩本身具有新奥法认为围岩本身具有“自承自承”能力，采用正确的设能力，采用正确的设计施工方法，最大限度地发挥围岩的计施工方法，最大限度地发挥围岩的“自承自承”能力，可以得能力，可以得到最好的经济效果。

新奥法的要点是：

到最好的经济效果。

新奥法的要点是：

尽可能地不要恶化围尽可能地不要恶化围岩中的应力分布。

岩中的应力分布。

开挖之后立即进行一次支护，防止围岩进开挖之后立即进行一次支护，防止围岩进一步松动；然后，视围岩变形情况再进行第二次支护。

一步松动；然后，视围岩变形情况再进行第二次支护。

所有所有支护都具有相当的柔性，能适应围岩的变形。

支护都具有相当的柔性，能适应围岩的变形。

在施工过程中在施工过程中密切监测围岩变形、应力等情况，以便调整支护参数和支护密切监测围岩变形、应力等情况，以便调整支护参数和支护时机，控制围岩变形。

时机，控制围岩变形。

3.1.13.1.1新奥法的主要原则新奥法的主要原则11围岩是洞室的主要承载结构，而不是单纯的荷载，它围岩是洞室的主要承载结构，而不是单纯的荷载，它具有一定的自承能力。

支护的作用是保持围岩完整，与围岩共具有一定的自承能力。

支护的作用是保持围岩完整，与围岩共同作用形成稳定的承载环。

同作用形成稳定的承载环。

22尽量保持围岩原有的结构和强度，防止围岩的松动和尽量保持围岩原有的结构和强度，防止围岩的松动和破坏。

宜采用控制爆破（预裂、光面爆破）或全断面掘进机等破坏。

宜采用控制爆破（预裂、光面爆破）或全断面掘进机等开挖方法。

开挖方法。

33尽可能适时支护。

通过工程类比，施工前的室内试验尽可能适时支护。

通过工程类比，施工前的室内试验和施工过程中对洞室围岩收敛变形、锚杆应力及喷混凝土支护和施工过程中对洞室围岩收敛变形、锚杆应力及喷混凝土支护应力的监测，正确了解围岩的物理力学特性与空间和时间的关应力的监测，正确了解围岩的物理力学特性与空间和时间的关系，适时调整支护方案，过早或过迟支护均为不利。

系，适时调整支护方案，过早或过迟支护均为不利。

44支护本身应具有薄、柔，与围岩密贴和早强等特性，支支护本身应具有薄、柔，与围岩密贴和早强等特性，支护的施工应能快速有效，使围岩尽快封闭而处于三向受力状态。

护的施工应能快速有效，使围岩尽快封闭而处于三向受力状态。

锚杆、喷混凝土及钢丝网、钢筋与喷混凝土相结合的支护措施锚杆、喷混凝土及钢丝网、钢筋与喷混凝土相结合的支护措施具有上述特点，应尽量采用，但必须作好排水，防止渗水对支具有上述特点，应尽量采用，但必须作好排水，防止渗水对支护的破坏作用。

护的破坏作用。

5.5.洞室尽可能为圆形断面，或由光滑曲线连接而形成的断洞室尽可能为圆形断面，或由光滑曲线连接而形成的断面，避免应力集中。

围岩较差的情况下应尽快封闭底拱，使支面，避免应力集中。

围岩较差的情况下应尽快封闭底拱，使支护与围岩共同形成闭合的环状结构，以利稳定。

护与围岩共同形成闭合的环状结构，以利稳定。

6.6.合理安排防渗、排水、开挖、出碴、支护、封闭底拱，合理安排防渗、排水、开挖、出碴、支护、封闭底拱，导洞进度等项工序，形成稳定合理的工作循环，也是新奥法施导洞进度等项工序，形成稳定合理的工作循环，也是新奥法施工所遵循的原则之一。

工所遵循的原则之一。

喷锚支护与新奥法具有密切联系的。

正是由于发展了各种喷锚支护与新奥法具有密切联系的。

正是由于发展了各种各样的喷锚支护和快速有效的支护施工手段，才有可能使新奥各样的喷锚支护和快速有效的支护施工手段，才有可能使新奥法的基本原则得以实现。

但若不是按照新奥法的要求适时进行法的基本原则得以实现。

但若不是按照新奥法的要求适时进行喷锚支护，不是把围岩看作自承结构，不充分发挥围岩本身的喷锚支护，不是把围岩看作自承结构，不充分发挥围岩本身的作用，并考虑其它原则和手段，那么即使大量采用了喷锚支护，作用，并考虑其它原则和手段，那么即使大量采用了喷锚支护，也不能认为是采用了新奥法。

也不能认为是采用了新奥法。

3.1.23.1.2新奥法适用条件及要求新奥法适用条件及要求适用条件适用条件不同的地质条件不同的地质条件不论是好岩石还是坏岩石，都可以采不论是好岩石还是坏岩石，都可以采用，甚至可以在土层中采用。

用，甚至可以在土层中采用。

各种不同埋深的条件下均可采用新奥法。

最有利的是中等各种不同埋深的条件下均可采用新奥法。

最有利的是中等埋深，地应力不是很大，而围岩块体之间又能互相咬合，容易埋深，地应力不是很大，而围岩块体之间又能互相咬合，容易发挥发挥“自承自承”作用的条件。

作用的条件。

各种不同形状、不同大小的洞室均能采用新奥法。

圆形、各种不同形状、不同大小的洞室均能采用新奥法。

圆形、马蹄形洞形、卵形、矩形洞室均可采用新奥法。

圆形、卵形洞马蹄形洞形、卵形、矩形洞室均可采用新奥法。

圆形、卵形洞室周围的应力分布状况最好，最有利于围岩自承稳定。

马蹄形室周围的应力分布状况最好，最有利于围岩自承稳定。

马蹄形洞形稍差，矩形洞室最差。

洞形稍差，矩形洞室最差。

新奥法要求新奥法要求1）1）要求勘测、设计、施工、控制各环节密切配合，不断根要求勘测、设计、施工、控制各环节密切配合，不断根据现场情况，调整施工方法及支护措施。

一环扣一环，时间性据现场情况，调整施工方法及支护措施。

一环扣一环，时间性很强。

因此，各项作业的操作人员必须受过专门的训练，工艺很强。

因此，各项作业的操作人员必须受过专门的训练，工艺操作熟练，工艺作风严格，能够及时正确地处理各种问题。

操作熟练，工艺作风严格，能够及时正确地处理各种问题。

2）2）要求尽可能地发挥围岩的要求尽可能地发挥围岩的“自承自承”作用，因此，要求尽作用，因此，要求尽可能减轻对围岩的破坏扰动。

所以，开挖洞室时一定要采用控可能减轻对围岩的破坏扰动。

所以，开挖洞室时一定要采用控制爆破，即采用预裂爆破或光面爆破。

在岩石条件较差时尤为制爆破，即采用预裂爆破或光面爆破。

在岩石条件较差时尤为重要。

这对开挖钻眼工作虽然增加了一些工作量，但对围岩稳重要。

这对开挖钻眼工作虽然增加了一些工作量，但对围岩稳定、支护效果、施工安全、减少出渣量、较少混凝土衬砌量等定、支护效果、施工安全、减少出渣量、较少混凝土衬砌量等各方面都是有利的，应该从全局出发，强调这一要求。

各方面都是有利的，应该从全局出发，强调这一要求。

3.1.33.1.3新奥法的优点新奥法的优点1.1.经济、快速。

经济、快速。

2.2.第二个优点是安全、适应性强。

第二个优点是安全、适应性强。

3.3.可以成功地控制地表下陷量。

可以成功地控制地表下陷量。

4.4.施工具有较大的灵活性。

施工具有较大的灵活性。

5.5.新奥法宜于做防水层。

新奥法宜于做防水层。

图图3.13.1新老方法对比新老方法对比图图3.13.1左侧表示以往的老方法左侧表示以往的老方法所需开挖的断面及衬砌量，右所需开挖的断面及衬砌量，右侧表示用新奥法所需开挖的断侧表示用新奥法所需开挖的断面及衬砌量。

若以面积面及衬砌量。

若以面积AA为为100100，则设计衬砌量，则设计衬砌量BB，超，超挖量的面积挖量的面积cc分别如表分别如表3.13.1所示。

所示。

表表3.1新老方法对比新老方法对比由此可以看出，新奥法的开挖量为老方法的由此可以看出，新奥法的开挖量为老方法的7373，衬砌量，衬砌量为老方法的为老方法的2020。

因此，有人统计认为，新奥法的造价可比老。

因此，有人统计认为，新奥法的造价可比老方法节省方法节省30305050。

我国冶金、煤炭、铁道、水电、军工等。

我国冶金、煤炭、铁道、水电、军工等部门统计，认为新奥法比老方法可以节省部门统计，认为新奥法比老方法可以节省2020以上的开挖量，以上的开挖量，省去全部木模和省去全部木模和4040以上的混凝土，降低支护成本以上的混凝土，降低支护成本3030以上。

以上。

新奥法施工顺序新奥法施工顺序新奥法施工方法新奥法施工方法3.23.2管棚法管棚法管棚法（管棚法（PipeRoofPipeRoof）或称伞拱法）或称伞拱法，是地下结构工程浅埋暗，是地下结构工程浅埋暗挖时的超前支护技术。

管棚法即先在开挖断面外钻孔，然后在挖时的超前支护技术。

管棚法即先在开挖断面外钻孔，然后在管子的内外注浆，以加固开挖断面。

这种方法，可以加固堆积管子的内外注浆，以加固开挖断面。

这种方法，可以加固堆积层和断层破碎带等不稳定围岩，能有效防止开挖的围岩松动。

层和断层破碎带等不稳定围岩，能有效防止开挖的围岩松动。

管棚法的实质是在拟开挖的地下隧道或结构工程的衬砌拱圈管棚法的实质是在拟开挖的地下隧道或结构工程的衬砌拱圈隐埋弧线上，预先钻孔并安设惯性力矩较大的厚壁钢管，起临隐埋弧线上，预先钻孔并安设惯性力矩较大的厚壁钢管，起临时超前支护作用，防止土层坍塌和地表下沉，以保证掘进与后时超前支护作用，防止土层坍塌和地表下沉，以保证掘进与后续支护工艺安全运作。

续支护工艺安全运作。

管棚施工技术适用于：

在交通繁忙的城市公路，铁路或建筑管棚施工技术适用于：

在交通繁忙的城市公路，铁路或建筑物下修建横惯隧道或地下仓库、车场等结构工程；地下工程特物下修建横惯隧道或地下仓库、车场等结构工程；地下工程特殊或困难地段，如极破碎岩体、塌方体及岩堆地区等，管内辅殊或困难地段，如极破碎岩体、塌方体及岩堆地区等，管内辅以灌浆效果更好。

以灌浆效果更好。

北京地铁蒲黄榆车站管棚断面北京地铁蒲黄榆车站管棚断面

（1）

（1）扇形布置扇形布置,适用于隧道断面内地层比较稳定适用于隧道断面内地层比较稳定,但拱部附近但拱部附近的地层不稳定的场合的地层不稳定的场合;

（2）;

（2）半圆形布置半圆形布置,用于隧道下半部地层是稳用于隧道下半部地层是稳定的定的,但起拱线以上的地层不稳定的场合。

此外但起拱线以上的地层不稳定的场合。

此外,即使地层比较即使地层比较稳定稳定,但地表、周围有结构物、埋深很浅时也多采用此种布置但地表、周围有结构物、埋深很浅时也多采用此种布置;（3）;（3）门形布置门形布置,隧道基础是稳定的隧道基础是稳定的,断面内地层及上部地层不稳定断面内地层及上部地层不稳定时采用时采用;（4）;（4）全周布置全周布置,用于软弱地层或膨胀性、挤出性围岩等围用于软弱地层或膨胀性、挤出性围岩等围岩极差的场合岩极差的场合;（5）;（5）