新奥法施工原理及方法

新奥法NewAustrianTunnellingMethodNATM

计划合同部第一页，共六十三页。Darklettersagainstalightbackground.Lightlettersagainstadarkbackgroundalsowork.Lotsofpeoplecan’treadthis–andeveniftheycould,itmakesyoureyeshurt.一、新奥法的概念第二页，共六十三页。新奥法的概念：根据弹塑性理论，以岩石力学为基础提出支护结构的支护参数，开挖后及时采用柔性支护，在尽量控制围岩变形、积极发挥围岩自承能力的同时，依靠现场量测来指导隧道的设计和施工。第三页，共六十三页。新奥法与传统矿山法的区别传统矿山法把围岩看做荷载的来源，其围岩压力全部由支护结构承担，围岩被视作松散结构，无自承能力。采用大量的钢木支撑，采用刚度较大的单层衬砌。而新奥法完全相反，它把支护结构和围岩本身看做一个整体，二者共同作用达到稳定洞室的目的。第四页，共六十三页。第五页，共六十三页。第六页，共六十三页。第七页，共六十三页。新奥法摒弃了采用厚壁混凝土结构支护松动围岩的理论，可以节省大量材料，改善施工条件，降低工程造价，同时也为大型机械化施工提供了条件。新奥法的优点：第八页，共六十三页。Darklettersagainstalightbackground.Lightlettersagainstadarkbackgroundalsowork.Lotsofpeoplecan’treadthis–andeveniftheycould,itmakesyoureyeshurt.二、新奥法基本原理第九页，共六十三页。1.围岩岩体是隧道承载的主要部分2.用较小的支护阻力设计支护结构3.采用薄层柔性支护，控制围岩的初始变形4.通过控制薄层柔性支护的时间来适应围岩的特性5.采用监控测量来检验设计并指导施工新奥法的基本原理第十页，共六十三页。第十一页，共六十三页。量测控制曲线1.如果位移时态曲线趋于平稳，说明位移速率不断下降，这是稳定的标志。2.当位移—时间曲线出现反弯点，也即位移出现反常的急剧增长现象时，表明围岩和支护已呈不稳定状态或危险状态，应加密监视，并适当加强支护，必要时应立即停止开挖并进行施工处理。第十二页，共六十三页。Darklettersagainstalightbackground.Lightlettersagainstadarkbackgroundalsowork.Lotsofpeoplecan’treadthis–andeveniftheycould,itmakesyoureyeshurt.三、新奥法的施工原则第十三页，共六十三页。新奥法施工的基本原则

少扰动

早喷锚

勤量测

紧封闭第十四页，共六十三页。Darklettersagainstalightbackground.Lightlettersagainstadarkbackgroundalsowork.Lotsofpeoplecan’treadthis–andeveniftheycould,itmakesyoureyeshurt.四、新奥法的施工程序第十五页，共六十三页。第十六页，共六十三页。第十七页，共六十三页。（一）开挖施工方法1.全断面法2.台阶法3.分部开挖法第十八页，共六十三页。按照隧道设计轮廓线一次爆破成型

1.适应条件⑴Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ级围岩⑵大型施工机具(钻孔台车、模板台车等)⑶经济性考虑：中长隧道。

全断面法第十九页，共六十三页。⑴工序少，管理方便；⑵进度快～各工序流水作业、能应用大型机械设备爆破效果好；⑶对围岩扰动少～爆破1次；⑷要求地质条件较好。

2.施工特点

第二十页，共六十三页。1.特点将断面从上至下分成2个或3个台阶开挖；随着台阶长度的调整，它几乎可以用于所有的地层，因而是在现场使用的主导方法。2.种类长台阶法短台阶法超短台阶法台阶法第二十一页，共六十三页。

(1)初期支护闭合环的时间要求围岩越差，闭合时间要求越短，台阶必须缩短。(2)施工机械施工场地需求大小

原则：希望初期支护尽快闭合。围岩不好时，应以条件⑴为主；围岩较好时，应以条件⑵为主。

3.选择台阶长度的条件第二十二页，共六十三页。⑴长台阶法台阶长度L≥5B，B为洞室的宽度。甚至可以上台阶先贯通，即为“半断面法”。特点：进度快，仅次于全断面法。适用于：Ⅲ～Ⅰ级围岩。4.施工工序第二十三页，共六十三页。台阶缩短：（1～1.5）B≤L＜5B,特点：①支护闭合时间加快，围岩稳定性增加；②台阶缩短加大了对下台阶施工的干扰。适用于：Ⅴ、Ⅳ级围岩(2)短台阶法第二十四页，共六十三页。上台阶长度仅为3～5m。特点：更有利于控制围岩变形，但上下台阶相隔太近，施工干扰大。适用于：软弱破碎围岩(Ⅴ、Ⅵ级围岩)

⑶超短台阶法第二十五页，共六十三页。1.环形开挖留核心土法特点：①留核心土支顶工作面，稳定性优于超短台阶法：②进度慢。适用于土质或易坍塌的软弱围岩；小型施工机具。

分部开挖法第二十六页，共六十三页。核心土工字钢临时工作平台第二十七页，共六十三页。特点：①洞室开挖跨度减小，有利于围岩稳定；②导坑要闭合，增加了材料用量；③进度慢。适用于：断面跨度大，对地表沉陷有控制要求的软弱地质。2.单侧壁导坑法

第二十八页，共六十三页。特点：①双导坑，使洞室最大开挖跨度更小，稳定性增加；②耗材增加；③进度慢。适用于：对地表沉陷要求更高，或跨度更大的隧道。3.双侧壁导坑法(眼镜工法)第二十九页，共六十三页。双侧壁导坑施工第三十页，共六十三页。（二）开挖方法光面爆破预裂爆破第三十一页，共六十三页。光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形成一个平整的开挖面，是通过正确选择爆破参数和合理的施工方法，达到爆后壁面平整规则、轮廓线符合设计要求的一种控制爆破技术。光面爆破的定义第三十二页，共六十三页。光爆设计 放样布眼 定位开眼 钻眼 清孔 装药 联起爆网络 起爆 通风 光爆效果检查 地质调查 原因分析 修改光爆设计 否 是 光面爆破工艺流程图第三十三页，共六十三页。

掏槽眼（在工作面上首先爆破以造成第二个自由面的炮眼）

辅助眼周边眼（为控制掘进断面周边而钻凿的炮眼）第三十四页，共六十三页。光面爆破的分区起爆顺序为：掏槽眼——辅助眼——周边眼预裂爆破：预裂爆破实质上是光面爆破的一种，其爆破原理与光面爆破相同，只是分区起爆顺序不同。预裂爆破的分区起爆顺序为：周边眼——掏槽眼——辅助眼第三十五页，共六十三页。产生超挖的原因围岩层理与节理。测量放样误差。炮眼开挖位置的准确性。爆破方法与爆破参数。第三十六页，共六十三页。控制超挖的主要措施有：根据地质条件选择合适的爆破方法和钻爆参数。光面爆破应使用低密度、低爆速、低猛度、高爆力的炸药。测量放样要正确。加强钻孔技术管理，提高钻孔精度。建立健全开挖、测量、爆破质量管理检查制度。第三十七页，共六十三页。超挖第三十八页，共六十三页。（三）出渣第三十九页，共六十三页。侧卸式装载机第四十页，共六十三页。挖掘机＆自卸车第四十一页，共六十三页。出渣是隧道作业的基本作业之一。出渣作业能力的强弱，决定了它在整个作业循环中所占时间的长短（一般在40％～60％），因此，出渣运输作业能力的强弱在很大程度上影响施工速度。在选择出渣方式时，应对隧道或开挖坑道断面的大小、围岩的地质条件、一次开挖量、机械配套能力、经济性及工期要求等相关因素综合考虑。第四十二页，共六十三页。（四）初期支护1.锚杆2.喷射混凝土3.拱架4.网片第四十三页，共六十三页。（1）悬吊效应

（2）组合梁效应

（3）加固效应1.锚杆的支护效应第四十四页，共六十三页。锚杆的种类1.早强砂浆锚杆2.中空注浆锚杆3.自钻式中空锚杆第四十五页，共六十三页。第四十六页，共六十三页。2.喷射混凝土的工作原理喷层和围岩组成一个共同作用的整体，承受围岩压力，衬砌厚度可大幅减小；同时喷射混凝土的细小颗粒将岩层缝隙填充粘结，使围岩的整体性提高，阻止了围岩向坑道的变形，围岩压力也大为减小，封闭围岩防止风化，避免坍方落石。所以喷射混凝土的作用的实质是通过对围岩的改造，达到围岩稳定的目的，是一种积极地支护模式。第四十七页，共六十三页。喷射混凝土用材料：1.水泥2.砂石3.速凝剂

速凝剂的作用使喷射混凝土速凝快硬，防止喷层因重力作用而塌落，有固态和液态两种第四十八页，共六十三页。3.喷射混凝土施工喷射混凝土施工工艺：1.干喷2.湿喷第四十九页，共六十三页。干喷湿喷先将水泥、砂、石按一定比例（通常为1:2:2）和速凝剂干拌均匀后装入专用的喷射机,在压缩空气推动下，将干拌料沿料管连续地输送至喷枪，再在喷枪的后部与从水管经水环射出的高压水混合，然后高速喷射到岩面，凝结硬化而成。将原材料湿拌均匀后装入喷射机,用液态的速凝剂借压缩空气通过另设的管道喷出，在喷枪后部与湿料混合。为了减轻操作喷枪的劳动强度和改善工作条件，已有用于大、