毕业设计新奥法教材

9.1新奥法的基本概念9.2隧道施工过程的力学解析与分析9.3新奥法的施工技术9.4新奥法的监控量测第9章新奥法定义：是一种充分利用围岩的自承能力，以锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时对围岩进行加固并通过对围岩和支护结构的监控、测量来指导设计与施工的一种隧道建造方法。

由奥地利人L.V.拉布采维茨从1934年开始创建。全称是新奥地利隧道工程方法，即NewAustrianTunnelingMethod，缩写为NATM。9.1新奥法的基本概念和原理第9章新奥法基本概念和原理1.

新奥法的概念2新奥法的作业流程及作业要点2）.作业要点控制爆破：充分保护围岩，减少对围岩的扰动。喷锚支护：充分发挥围岩的自承能力。尽快使支护结构闭合。监控量测：加强监测，根据监测数据指导施工。

十二字方针：“少扰动、早喷锚、快封闭、勤测量”1）.作业流程开挖初次支护二次支护第9章新奥法基本概念和原理承载体系：支护结构+围岩少扰动围岩即允许又限制围岩的变形复合式衬砌（初期支护和二次衬砌）初期支护应尽量做成柔性的要尽可能使结构做得园顺进行有效的监控量测通过“排堵措施”解决衬砌渗水第9章新奥法基本概念和原理具体而言，工作要点的内涵就是：其基本观点是认为岩（土)体有一定自支承能力，通过喷锚支护等手段改善洞室开挖后的二次应力重分布，从而加固隧道围岩而保证其稳定，是建立在对围岩的“加固概念”基础上的。而传统的支护观念是建立在对于坍落拱的“支撑概念”上的。3.

新奥法支护机理：第9章新奥法基本概念和原理9.2隧道施工过程的力学分析9.2.1洞室开挖后的应力状态三种应力状态:初始应力状态（原岩）二次应力状态（开挖后）三次应力状态（支护后）第9章新奥法施工过程的力学分析弹性应力状态弹塑性应力状态9.2.2围岩特征曲线与支护特征曲1.围岩特征曲线第9章新奥法施工过程的力学分析9.2.3围岩特征曲线与支护特征曲2.支护特征曲第9章新奥法施工过程的力学分析3.围岩与支护结构平衡状态的建立

9.2.2围岩特征曲线与支护特征曲第9章新奥法施工过程的力学分析9.3.1施工程序第9章新奥法施工技术9.3新奥法的施工技术9.3.2施工基本原则新奥法施工的基本原则可扼要地概况为：十二字方针：“少扰动、早喷锚、紧封闭、勤测量”9.3.3喷射混凝土1.

喷射混凝土的特点

充填裂隙加固围岩封闭围岩壁面防止风化喷射混凝土与围岩组成共同承载体系第9章新奥法施工技术9.3.3喷射混凝土2.喷射混凝土的优缺点

优点：支护及时柔性支护施工工艺简单不用模板、拱架缺点：回弹量大、止水性弱第9章新奥法施工技术3.混凝土的喷射方式1）干喷：干喷是将砂、石、水泥按一定比例干拌均匀投入喷射机，同时加入速凝剂，用高压空气将混合料送到喷头，再在该处与高压水混合后以高速喷射到岩面上。9.3.3喷射混凝土第9章新奥法施工技术2）潮喷：潮喷是将砂、石料预加水，使其浸润成潮湿状，再加水泥拌均匀，从而降低上料合喷射时的粉尘，其工艺流程同干喷。3.混凝土的喷射方式9.3.3喷射混凝土第9章新奥法施工技术3）湿喷：潮喷是将砂、石料、水泥与水混合拌均匀，使其成流体状，再进行喷射。3.混凝土的喷射方式9.3.3喷射混凝土第9章新奥法施工技术(1)水泥

喷射混凝土对所采用水泥的基本要求是：掺入速凝剂后凝结快、保水性好、早期强度增加快、收缩小。优先采用325号以上的普通硅酸盐水泥。(2)砂子(3)石子(4)速凝剂一般为水泥质量的2%～4%（喷拱部时可用3%～4%，喷边墙时可用2%～3%），水泥浆初凝应不大于5min，终凝应不大于10min。3.喷射混凝土的材料组成9.3.3喷射混凝土第9章新奥法施工技术质量比

—水泥：中砂或中粗砂：石子隧道边墙采用1:(2～2.5):(2～2.5)隧道拱部采用1:2:(1.5～2.0)水灰比

—一般为0.4～0.53.喷射混凝土的材料组成9.3.3喷射混凝土第9章新奥法施工技术喷射作业的机械(具)设备主要包括：混凝土喷射机、上料机、搅拌机、机械手、混凝土运送搅拌车、混凝土喷射三联机等。4.喷射混凝土的机械设备9.3.3喷射混凝土第9章新奥法施工技术1）混凝土喷射机

（1）双罐式混凝土喷射机

（2）转体式混凝土喷射机

4.喷射混凝土的机械设备（3）转体式混凝土喷射机

(4)转盘式混凝土喷射机9.3.3喷射混凝土第9章新奥法施工技术1）混凝土喷射机4.喷射混凝土的机械设备为了防止压缩空气中的油水混入喷射混凝土中，在高压风进入混凝土喷射机前必须先通过油水分离器，把油水过滤排掉，避免喷射混凝土产生结块、堵管等现象。9.3.3喷射混凝土第9章新奥法施工技术4.喷射混凝土的机械设备2）搅拌机由于采用干式喷射机，喷射时混合料是干料，拌合时易产生粉尘。因此，应采用涡轮浆强制式混凝土搅拌机，最常用的是J4-375型(原JW－375型)搅拌机。3）压缩空气机(俗称空压机)4）机械手9.3.3喷射混凝土第9章新奥法施工技术4.喷射混凝土的机械设备9.3.4喷射混凝土的施工工艺喷射混凝土的施工准备施喷场地准备;材料、机械(具)的准备2.施喷作业（指干式喷射）风、水压水压：规定喷射作业区的系统水压应大于0.4MPa。风压：风源风压应稳定在0.4～0.65MPa。喷嘴与受喷岩面之间的距离和角度距离：喷嘴与受喷岩面之间的距离以0.8～1.2m为宜角度：尽量垂直，倾斜不大于10°一次喷射的厚度及各喷层之间间隔时间

厚度：不小于3cm-25cm。间隔时间：可在5～10min以后进行下一次喷射。第9章新奥法施工技术原因：粗集料过大(粒径大于25cm以上)水泥硬块或其它杂物混合料(主要是砂)湿度过大(大于6%)风压偏低混合料未吹完就停风处理：关闭风源，将软管拉直，然后用手锤敲击以寻找堵管处。找到堵管部位后，可将风压升到0.3～0.4Mpa(不超过0.5Mpa)，并用锤击堵管部位，使其畅通。9.3.4喷射混凝土的施工工艺第9章新奥法施工技术3.堵管问题的处理喷射混凝土终凝后2h起即应开始洒水养护，洒水次数以能保持混凝土具有足够的湿润状态为定，养护期不得少于7-14昼夜。

9.3.4喷射混凝土的施工工艺第9章新奥法施工技术原材料进库检查与验收喷射混凝土强度检查喷层与围岩粘结情况的检查喷层厚度的检查4.喷射混凝土的养护5.喷射混凝土的质量检查9.3.5锚杆1.

锚杆的支护效应

（1）悬吊效应

（2）组合梁效应

第9章新奥法施工技术（3）加固效应9.3.5锚杆第9章新奥法施工技术1.

锚杆的支护效应

2.

锚杆的种类

1）机械式锚固锚杆

9.3.5锚杆第9章新奥法施工技术2）粘结式锚固锚杆

2.

锚杆的种类

9.3.5锚杆第9章新奥法施工技术3）摩擦式锚固锚杆

当隧道通过软弱围岩等地段时，机械式锚杆锚固容易失效，粘结式砂浆锚杆施工不便，而采用摩擦式锚杆则可以收到良好的支护效果。2.

锚杆的种类

9.3.5锚杆第9章新奥法施工技术3.锚杆的布置

锚杆的布置分为局部布置和系统布置

1）局部布置

锚杆局部布置的原则：

拱腰以上部位锚杆方向应有利于锚杆的受拉。拱腰以下及边墙部位锚杆宜逆向不稳定岩块滑动方向。

锚杆的间距：

9.3.5锚杆第9章新奥法施工技术2）系统布置

锚杆系统布置的原则：

锚杆宜垂直隧道周边轮廓布置，对水平成层岩层，应尽可能与层面垂直布置在岩面上锚杆宜成菱形排列，纵横间距为0.6～1.5m。系统锚杆长一般3-5m，间距不宜大于锚杆长度的1/2，在Ⅴ、Ⅵ级围岩中，锚杆间距宜为0.5～1.2m。3.锚杆的布置

9.3.5锚杆第9章新奥法施工技术2）系统布置

3.锚杆的布置

9.3.5锚杆第9章新奥法施工技术4.锚杆的尺寸1）锚杆直径

锚杆一般采用16Mn或5号钢，条件不具备时可用3号钢。对于端部锚固的锚杆，其抗拉力大于或等于设计锚固力，即：

则锚杆直径d：常用的锚杆直径一般为18～22mm。9.3.5锚杆第9章新奥法施工技术2）锚杆长度

起悬吊作用的锚杆：长度须穿透不稳定块体并在坚硬稳定岩体内有一定锚固长度。软弱围岩中系统布置的锚杆：岩体视为单一塑性体，锚杆的长度应穿过塑性区。

按施工经验来确定锚杆长度：中等以上硬质围岩：软弱围岩：9.3.5锚杆第9章新奥法施工技术5.砂浆锚杆的安装工艺1)材料及配合比

钢筋：宜采用螺纹钢筋；水泥：选用不低于325号的普通硅酸盐水泥；砂子：严格过筛的粒径不大于3mm的中、粗砂；速凝剂：红星一型，掺量为水泥质量的2%～4%；骨料比：1：1～1：1.2；水灰比：0.4～0.45。9.3.5锚杆第9章新奥法施工技术2）灌浆设备

孔径应大于锚杆直径15～20mm，在灌浆前应用高压风将孔眼吹净。3）钻孔

4）注浆及安装锚杆

将注浆管插入到孔底，在注浆的同时，将注浆管徐徐向外拔出，待注浆管口距钻孔口20～30cm时，停止注浆，然后将锚杆插入至孔底部将砂浆挤满钻孔。

5.砂浆锚杆的安装工艺9.3.5锚杆第9章新奥法施工技术6.锚杆的质量检查

锚杆质量检查，包括长度、间距、角度、方向、抗拔力等。其中主要是抗拔力试验，对于重要工程可增作灌浆密度试验。如抗拔力不符合要求时，一般可用加密锚杆予以补强。

9.3.5锚杆第9章新奥法施工技术对于自稳时间很短的Ⅴ、Ⅵ级围岩隧道；浅埋偏压隧道；隧道处于粉细砂、大面积淋水等地段；为了抑制围岩过大的变形。使用条件：架设后立即受力，且强度和刚度均较大，可承受开挖时引起的松动压力。钢架的最大特点：钢架可分为：型钢钢架和格栅钢架两种类型。9.3.6钢架第9章新奥法施工技术1.

型钢钢架

工程上采用的型钢钢架有：工字型钢、H型钢、槽钢、U型钢、钢管及钢轨等材料。

缺点：

钢架较重，架设困难；不便于加工制作；钢架与喷射混凝土结合不良，粘结力较小。9.3.6钢架第9章新奥法施工技术2.格栅网构钢架特点：

质量轻，制作容易，架设方便，省工省料；与喷射混凝土结合良好，能形成整体钢筋混凝土结构；易与锚杆、超前小导管形成整体。

钢架的纵向间距应根据所支护的围岩而定，一般为0.75～1.2m，两榀钢架之间设置直径为20～22mm的纵向钢拉杆。9.3.6钢架第9章新奥法施工技术9.4.1目的为设计和修正支护结构形式和参数提供依据；正确选择开挖方法和支护施作时间；为隧道施工和长期使用提供安全信息；是研究新奥法力学机理和设计理论的重要途径。9.4新奥法的监控量测第9章新奥法监控量测基本要求：尽快埋设测点；进行一次量测的时间宜尽量短；传感元件要有较好的防震、防冲击波的能力，且能长期有效；测设的数据要求直观、正确、可靠；测试仪器要有足够的精度。9.4.2量测内容和方法9.4新奥法的监控量测第9章新奥法监控量测1）工程地质与支护状况的观察2）隧道地表沉降量测

9.4.2量测内容和方法9.4新奥法的监控量测第9章新奥法监控量测内容和方法：3.隧道净空收敛量测9.4.2量测内容和方法9.4新奥法的监控量测第9章新奥法监控量测4.

拱顶下沉量测9.4.2量测内容和方法9.4新奥法的监控