1--新奥法PPT

对于新奥法的理解：
1）新奥法是修建隧道的一种理论，不仅仅是隧道 开挖支护的方法或者一种施工技术，它是包含设计 与施工内容的隧道工程新概念。 2）使用新奥法必须使用喷锚支护结构，但喷锚支 护并不是新奥法所有内容。它还包括设计施工和监 测。
3）对施工监测重视不够，认为是额外负担。实际 上，锚杆、喷射混凝土、施工量测是新奥法的三大 要素，现场量测资料是修改和完善设计和指导施工 的重要依据。
6 新奥法隧道工程
新奥法 (New Austrian Tunneling
Method——NATM)
一、基本概念：以控制爆破(光面爆破\
预裂爆破)为开挖手段；以锚杆、喷射混凝土为 主要支护方法，通过监测控制围岩的变形，动 态修正设计参数和变动施工方法的一种隧道施
工方法，同时它又是一系列指导隧道设计和施 工的原则。其核心内容就是充分发挥围岩的自 承能力。

工作要点：
该方法确定侧壁导坑尺寸很重要，侧壁 导坑尺寸过小，分割洞室跨度增加开挖稳定 性的作用不明显，且施工机械不方便工作； 侧壁导坑尺寸过大，导坑本身稳定性降低， 需要增强临时支护，增加工程成本。 一般侧壁导坑宽度不宜超过0.5倍洞跨， 高度以到起拱线为宜，导坑可分二次开挖和 支护，不需要架设工作平台，人工架立钢支 撑也很方便。
采用全断面法应注意下列问题：
●摸清开挖面前方的地质情况，随时准备好 应急措施（包括改变施工方法等），以确保 施工安全； ● 各种施工机械设备务求配套，以充分发 挥机械设备的效率； ● 加强各项辅助作业，尤其加强施工通风， 保证工作面有足够新鲜空气； ● 加强对施工人员的技术培训， 增强施工 人员对新奥法的理解； ●选择支护类型时，优先考虑锚杆和喷射混 凝土、挂网、拱架等支护方法。
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水平眼
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● 适用条件：
相对于全断面法来说，长台阶法一次 开挖的断面和高度都比较小，只需配备中 型钻孔台车即可施工，对维持开挖面的稳 定也十分有利。它的适用范围较全断面法 广泛，凡是在全断面法中开挖面不能自稳， 但围岩坚硬不用底拱封闭断面的情况，都 可采用长台阶法。
施工程序
二、新奥法原则：
1、 最大限度地保持围岩的固有强度，以发挥围
岩的自承能力。
2、预计围岩有较大变形和松弛时，应对开挖
面施作保护层，而且应在恰当的时候敷设， 过早或过迟均不利。 3、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 全长范围采用大致相同的开挖断面。
传统矿山法与新奥法施工的区别
相同： 均属于钻爆法。 不相同：对围岩的认识和处理上不同。 解释：
表 6-2 传统矿山法与新奥法施工的区别 新奥法 支 护 临时支护 永久支护 闭合支护 控制爆破 量测 施工方法 喷锚支护 复合式衬砌 强调 必须采用 必须采用 分块较少 传统矿山法 木支撑为主、钢支撑 单层模注混凝土衬砌 不强调 可采用 无 分块较多
● 适用条件 超短台阶法适用于膨胀性围岩和
土质围岩，要求及早闭合断面的场
合。当然，也适用于机械化程度不 高的各类围岩地段。
● 优点：
超短台阶法初期支护全断面闭合时间 更短，更有利于控制围岩变形。在城市 隧道施工中，能更有效地控制地表沉陷。
● 缺点 上下断面相距较近，机械设备集中， 作业时相互干扰较大，生产效率较低， 施工速度较慢。



பைடு நூலகம்



单侧壁导坑法的施工作业顺序为； 1）开挖侧壁导坑，并进行初期支护（锚杆加钢 筋网、或锚杆加钢支撑、或钢支撑，喷射混凝 土），应尽快使导坑的初期支护闭合； 2）开挖上台阶，进行拱部初期支护，使其一侧 支承在导坑的初期支护上，另一侧支承在下台 阶上； 3）开挖下台阶，进行另一侧边墙的初期支护， 并尽快建造底部初期支护，使全断面闭合； 4）拆除导坑临空部分的初期支护； 5）建造内层衬砌。
5、支护结构及时闭合，形成整体 6、采用复合式衬砌 7、岩层内的渗透水压力，必须采取排水措施来降低。
勤量测、紧封闭”。
新奥法的基本要点可扼要的概括为：“少扰动、早喷锚，
三、新奥法施工的基本原则：
“少扰动、早支护、勤量测、紧封闭”
少扰动：尽量减少对围岩的扰动次数、扰动强度、扰动范围、 扰动持续时间。 早支护：开挖后及时做适时初期喷锚支护，是围岩的变形进 入受控制状态。 勤量测：以直观、可靠的测量方法和量测数据准确评价围岩 的稳定状态，或判定其动态发展趋势，以便及时调整支护形 式和开挖方法，确保施工得以安全顺利进行。 紧封闭：尽快形成对围岩的封闭形支护，有效控制围岩变形， 使围岩和支护共同进入良好状态。
● 超短台阶法施工时应注意以下问题： 在软弱围岩中施工时，应特别注意 开挖工作面的稳定性，必要时可采用辅
助施工措施，如向围岩中注浆或打入超 前水平小导管，对开挖面进行预加固或 预支护。
台阶法的优点： 具有足够的作业空间，施工速度快；有利于开挖 面的稳定性，尤其是上部开挖支护后，下部作业 较为安全。 台阶法的缺点： 上下部作业互相干扰，，应注意下部作业时对上 部稳定性的影响；台阶开挖会增加对围岩的扰动 次数。
四、新奥法施工方法：
新奥法施工，按其开挖断面的大小及
位置，基本上又可分为：全断面法、 台阶法、分部开挖法三大类及若干变 化方案。
1、全断面开挖方法：
按隧道设计轮廓线一次爆破成型的 施工方法，适用于较完整的、坚硬围 岩，如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩。
全断面开挖法工作面设备布置
全断面开挖的优点： ● 工序少，相互干扰少，便于组织施工 和管理； ● 工作空间大，便于大型机械化施工 ； ● 施工进度高，目前，我国公路隧道一 般都能保持月进成洞平均150m左右，高 者已接近300m／月。 ● 施工环境较好
● 台阶分部开挖时应注意下列问题： 虽然核心土增强了开挖面的稳定， 但开挖中围岩要经受多次扰动，而且断
面分块多，支护结构形成全断面封闭的 时间长，这些都有可能使围岩变形增大。 因此，它常要结合辅助施工措施对开挖 工作面及其前方岩体进行预支护或预加 固。
⑵ 单侧壁导坑法 这种方法一般是将断面分成三块：侧 壁导坑(1)、上台阶(2)、下台阶(3)。侧壁
2、台阶法 台阶法是新奥法中实用性最广的施工方法。 台阶法中包括长台阶法、短台阶法和超短 台阶法等三种，其划分一般是根据台阶长 度来决定的。 ● 适用条件
跨度较大，围岩较破碎的情况， Ⅳ 、 Ⅴ级围岩 。
● 选择何种台阶法，取决于以下条件：
★ 初期支护形成闭合断面的时间要求， 围岩越差，闭合时间要求越短； ★ 上断面施工所用的开挖、支护、出 碴等机械设备对施工场地大小的要求。
4、为正确掌握和评价围岩与支护的时间特性，
可在进行室内试验的同时，在现场进行量测。
围岩周边位移量测 位移 量测 拱顶下沉量测 地表下沉量测应力 围岩内部位移量测应力 围岩压力量测 锚杆轴力量测 钢支撑应力量测
应力
量测
喷锚混凝土应力量测 二次衬砌应力量测 初期支护与二次衬砌间间压力量测 红色标志的为必测项目 其他为测项目
● 适用条件 这种方法适用于一般土质或易坍塌 的软弱围岩中。 ● 优点： 与超短台阶法相比，台阶长度可以 加长，减少上下台阶施工干扰；而与下 述的侧壁导坑法相比，施工机械化程度 较高，施工速度可加快。

台阶分部开挖法的施工作业顺序为：

用人工或单臂掘进机开挖环形拱部；架立钢支
撑、喷混凝土；在拱部初期支护保护下，用挖 掘机或核心土和下台阶，随时接长钢支撑和喷 混凝单臂掘进机开挖核心土、封底。根据初期 支护变形情况或施工安排建造内层衬砌。
3、分部开挖法 分部开挖法可分为三种变化方案： 台阶分部开挖法、单侧壁导坑法、双侧 壁导坑法 。
工字钢
核心土
临时工作平台
⑴ 台阶分部开挖法(弧形导坑法) 又称环形开挖留核心土法，一般将断 面分成为环形拱部(图中的1、2、3)、上
部核心土(4)、下部台阶(5)等三部分。根 据断面的大小，环形拱部又可分成几块交 替开挖。环形开挖进尺为0.5-1.0m，不 宜过长。上部核心土和下台阶的距离，一 般为1倍洞跨。
● 缺点 上台阶出碴时对下半断面施工的干 扰较大，不能全部平行作业。
● 采用短台阶法时应注意下列问题：
① 初期支护全断面闭合要在距开挖面 30m以内，或距开挖上半断面开始的30 天内完成。
② 初期支护变形、下沉显著时，要提前 闭合 ； ③ 要研究在保证施工机械正常工作的前 提下台阶的最小长度。
⑶ 超短台阶法 这种方法也是分成上下两部分，但 上台阶仅超前3~5m，只能采用交替作 业。
导坑尺寸应本着充分利用台阶的支撑作用， 并考虑机械设备和施工条件而定。一般侧 壁导坑宽度不宜超过0.5倍洞宽，高度以 到起拱线为宜。
● 适用条件 单侧壁导坑法是将断面横向分成3块 或4块，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，单 侧壁导坑法适用于围岩稳定性较差，断面 跨度大，地表沉陷难于控制的软弱松散围 岩中。
⑴ 长台阶法 这种方法是将断面分成上半断面和 下半断面两部分进行开挖，上、下断面 相距较远，一段上台阶超前50m以上或 大于5倍洞跨。
● 爆破炮眼布置形式
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插眼（垂直眼）
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垂直眼
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⑷ 台阶法施工中，要求做到以下几点： ● 下半断面的开挖（又称落底）应在上半断面初期 支护基本稳定后进行，或采用其它有效措施确保初期 支护体系的稳定性；采用单侧落底或双侧交错落底， 避免上部初期支护两侧同时悬空；
● 下部边墙开挖后必须立即喷射混凝土，并按规定 做初期支护。
● 量测工作必须及时，以观察拱顶、拱脚和边墙中 部位移值，当发现速率增大，应立即进行底（仰）拱 封闭，或缩短进尺，加强支护，分割掌子面等。
优点： 洞室开挖跨度减小（通过形成闭合支 护的侧导坑将隧道断面跨度一分为二） ，有利于围岩稳定。 缺点： 导坑要闭合，内侧支护要拆除，增加了 材料用量和工程造价； 施工进度慢。
⑶ 双侧壁导坑法（眼镜工法）
•一般是将断面分成四块：左、右侧壁导坑(1)、 上部核心土(2)、下台阶(3)。导坑尺寸拟定的 原则同前，但宽度不宜超过断面最大跨度的 1/3。左、右侧导坑错开的距离，应根据开 挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布的影响 不致波及另一侧已成导坑的原则确定。
⑵ 短台阶法
这种方法也是分成上下两个断面进行开 挖，只是两个断面相距较近，一般上台阶长 度小于5倍但大于1~1．5倍洞跨，或5-50米。 上下断面采用平行作业。
● 适用条件
适用范围很广，Ⅰ-Ⅴ级围岩都能采 用，尤其适用于Ⅳ、Ⅴ级围岩，是新奥法 施工中主要采用的方法之一。
● 优点：
短台阶法可缩短支护结构闭合的时间， 改善初期支护的受力条件，有利于控制隧 道收敛速度和量值
台阶法应注意下列问题： 1）台阶数不宜过多，台阶长度要适当，一般以一个台 阶垂直开挖到底，保持平台长2.5-3米为宜。 台阶长度的确定应考虑：初期支护开成闭合断面的时 间要求，围岩稳定性愈差，闭合时间要求愈短； 2）个别破碎地段可配合喷锚支护和挂网施工。 3）上部开挖时因临空面较大，易使爆破面渣块较大， 不利于装渣，易适当密布中小炮孔。若围岩稳定性较 好，可采用顺序开挖；若围岩稳定性较差，可缩短下 部掘进循环进尺；若围岩稳定性更差，可左右错开或 先拉中槽后挖两边。 4）采用台阶法开挖的关键问题是台阶的划分形式。台 阶划分要求做到爆破后渣量较大，钻孔作业面与出渣 运输干扰小。
全断面开挖的缺点：
● 开挖面较大，围岩相对稳定性低； ● 循环工作量较大，要求施工单位有较 强的开挖、出渣、运输、支护能力； ● 采用深孔爆破时，产生的爆破震动较 大，对钻爆设计和控制爆破作业要求较高。
开挖施工程序
① 用钻孔台车，钻眼，然后装药、联接导火线； ② 退出钻孔台车，引爆炸药，开挖出整个隧道断 面； ③ 排除危石； ④安设拱部锚杆和喷第一层混凝土； ⑤用装碴机将石碴装入出碴车，运出洞外； ⑥安设边墙锚杆和喷混凝土； ⑦必要时可喷拱部第二层混凝土和隧道底部混凝土； ⑧开始下一轮循环； ⑨在初期支护变形稳定后，或按施工组织中规定日期 灌注内层衬砌。