隧道施工方法之新奥法

1、精选文档 新奥法施工原理及特点 新奥法是在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下，接受毫秒爆破和光面爆破技术，进行全断面开挖施工，并了以形成复合式内外两层衬砌来修建隧道的洞身，即以喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢支撑等为外层支护形式，称为初次柔性支护，系在洞身开挖之后必需马上进行的支护工作。由于隐藏在山体中的地应力由于开挖成洞而产生再安排，隧道空间靠空洞效应而得以保持稳定，也就是说，承载地应力的主要是围岩体本身，而接受初次喷锚柔性支护的作用，是使围岩体自身的承载力量得到最大限度的发挥，其次次衬砌主要是起平安储备和装饰美化作用。新奥法的适用性很广，中国已在亚粘土和黄土隧道施工中取得成功。但在下列状况下，

2、一般都应实行适当的帮助措施才能施工：涌水量大的地层；因涌水产生流沙现象的地层；围岩裂开使锚杆钻孔和插入都极为困难场合；开挖面不能自稳的围岩。新奥法是以喷射混凝土、锚杆支护为主要支护手段，因锚杆喷射混凝土支护能够形成柔性薄层，与围岩紧密粘结的可缩性支护结构，允许围岩又肯定的协调变形，而不使支护结构承受过大的压力。 新奥法适用范围：具有较长自稳时间的中等岩体； 弱胶结的砂和石砾以及不稳定的砾岩； 强风化的岩石； 刚塑性的粘土泥质灰岩和泥质灰岩； 坚硬粘土，也有带坚硬夹层的粘土； 微裂隙的，但很少粘土的岩体； 在很高的初应力场条件下，坚硬的和可变坚硬的岩石； 在下述条件下应用新奥法必需与一些帮助方法

3、相协作 有猛烈地压显现的岩体； 膨胀性岩体（要与仰拱与底部锚杆相协作）； 在一些松散岩体中，要与钢背板与之协作； 在蠕动性岩体中，要与冻结法或预加固法等协作； 在下列场合中应用应慎重 大量涌水的岩体； 由于涌水会产生流砂现象的围岩； 极为裂开，锚杆钻孔、安装都极为困难的岩体； 开挖面完全不能自稳的岩体等。 新奥法的缺点： 实施不仅要求有良好的施工组织和管理，也要求技术人员和量测人员都格外娴熟，没有这一点就易于发生错误；作业质量都与每一个人的认真操作有关。 开挖暴露出的地质会马上转变其状态，因此要求施工地质人员要亲临现场，以便发觉问题； 用能把握的施工量测，往往给施工带来不便； 干喷射带来的灰尘

4、以及由于易受化学药品的损害必需加强防护，尤其是对眼睛的防护，湿喷虽然可以避开此缺点，但在同样条件下，不如干喷那样有效的支护岩体。主要原则：（1）充分爱护围岩，削减对围岩的扰动。（2）充分发挥围岩的自承力量。（3）尽快使支护结构闭合。（4）加强监测，依据监测数据指导施工。可扼要地概括为“短进尺、弱爆破、紧封闭、早喷锚、勤测量”。由于隧洞的主要承载部分是围岩，支护结构起到发挥和爱护围岩承载力量的作用。在静力学理论中，隧道的结构可视为岩体承载环和支护衬砌组成的圆筒结构，承载环的闭合起到了关键作用，因此围岩和衬砌的整体化应在初期衬砌中就及早完成，保证衬砌环的稳定与完整。从应力重的分布来考虑.全断面掘进

5、是比较抱负的开挖方式。因此，施工方式归根结底要把握一个动身点，那就是爱护，调动和发挥围岩的自承力量，在此基础上依据工程实际条件机敏地选择施工及帮助手段。新奥法基本要点：洞室开挖后，应使围岩自身担当主要的支护作用，而衬砌只是对围岩进行加固，使成为一个整体而共同发生作用。因此，须最大限度地保持围岩的固有强度，以发挥围岩的自承力量。如准时喷混凝土封闭岩壁，就能有效地防止围岩松弛，而不使其强度大幅度降低，同时也不存在因顶替支撑而使围岩变形松弛。总之应使围岩经常处于三轴应力约束状态，最为抱负。估计围岩有较大变形和松弛时，应对开挖面施作爱护层，而且应在恰当的时候敷设，过早或过迟均不利。其刚度不能太大或太小

6、，又必需是能与围岩密贴，而要做成薄层柔性，允许有肯定变形，以使围岩释放应力时起卸载作用，尽量不使其有弯矩破坏的可能。这种支护和传统的支护不同，不是因受弯矩而是受压剪作用破坏的。由于混凝土的抗压和抗剪强度比抗拉和抗弯强度大得多，从而具有更高的承载力量。一次支护的位移收敛后，可在其光滑的表面上敷设高质量的防水层，并修筑为提高平安度的二次支护。前后两次支护与围岩之间都只有径向力作用。衬砌需要加强的区段,不是增大混凝土的厚度，而是加钢筋网、钢支撑和锚杆，使隧道全长范围接受大致相同的开挖断面。此外，由于新奥法不在坑道内架设杆件支撑，空间宽敞，从而提高了平安性和作业效率。为正确把握和评价围岩与支护的时间特

7、性，可在进行室内试验的同时，在现场进行量测。量测内容为衬砌内的应力、围岩与衬砌间的接触应力以及围岩的变位，据以确定围岩的稳定时间、变形速度和围岩分类等最重要的参数，以便适应地质状况的变化，准时变更设计和施工。量测监控是新奥法的基本特征，量测的重点是围岩和支护的力学特征随时间的变化动态。衬砌的做法和施作时间是依据围岩变位量测打算的。隧道支护在力学上可看作厚壁圆筒。它是由围岩支承环和衬砌环组成的结构，且两者存在共同作用。圆筒只有在闭合后才能在力学上起圆筒作用，所以除在坚硬岩层之外，敷设仰拱使衬砌闭合是特殊重要的。围岩的动态主要取决于衬砌环的闭合时间。当上半断面超前掘进过多时,就相应地推迟了它的闭合

8、时间,在隧道纵方向形成悬臂梁的状态而产生大弯曲的不良影响。另外，为防止引起围岩破坏的应力集中，断面应做到无角隅，最好接受圆形断面。围岩的时间因素还受开挖和衬砌等施工方法的影响，它对结构的平安性起着打算的作用。考虑掘进循环周期、衬砌中仰拱的闭合时间、拱部导坑的长度以及衬砌强度等变化因素，把围岩和支护作为一个整体来谋求稳定。从应力重分布角度去考虑，全断面一次开挖是最有利的；分部开挖会使应力反复分布而造成围岩受损。岩层内的渗透水压力，必需实行排水措施来降低。新奥法的支护结构至今仍处于阅历设计的阶段，它的前提是要科学地进行围岩分类，并依据已经修建的类似工程的阅历，提出支护设计参数或标准设计模式。这种工

9、程类比法还只考虑了岩体结构、岩块单轴抗压强度、弱面特性等工程地质性质、坑道的跨度以及围岩自稳时间等主要因素，需在各种设计与施工规程的实施过程中，依据量测数据加以修正。现场监控设计，一般分成预先设计阶段和最终设计阶段，后者是依据现场监控量测数据，经分析比较或计算后，最终提出设计。理论解析和有限元数值计算，至今还不能得出充分牢靠和满足的结果，必需由上述两种方法即阅历和量测加以验证。施工量测：新奥法的施工作业必需依据事前的调查打算下列4个问题：开挖方法；支护布置及进行支护的最适宜时机；是否设置仰拱及设置的时间和方法；是否接受帮助施工方法及其种类等。用新奥法施工的绝大多数工程均接受各种台阶法进行开挖，其次是接受全断面法。新奥法要求保证光面爆破的质量，避开凹凸不平而引起应力集中和削减超挖，从而节省为填平表面所需的大量混凝土。新奥法的量测格外重要。在制定现场量测方案时，要依据隧道及地下工程的规模、地质资料、各量测项目的作用，并考虑工点所需解决的问题和量测方案的经济效益，选择合理的量测项目和方法。同时还必需考虑接受切实牢靠的手段和仪表，保证量测工作精确平安，并尽可能