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一、隧道施工特点
• 隐蔽性大，风险性大，环境恶劣； • 作业空间有限，循环次数多，综合性强； • 施工是动态的，施工过程力学状态是变化的，围
岩的力学性质是变化的。
3
二、隧道施工理念
• 保护围岩、 • 内实外美、 • 重视环境、 • 动态施工
4
三、隧道施工基本原则
1、围岩是隧道的主要承载单元，施工中要充分保护围岩。为 了充分发挥围岩的结构作用，应容许围岩有可控制的变形 。
2、变形的控制主要是通过支护阻力的效应来达到的。 3、在施工中，必须进行实地观察、量测和监控，及时提出可
靠的、足够数量的量测围岩变化、支护变化等资料，以指 导施工和设计。 4、支护手段一般应选择能大面积的、牢固地与围岩紧密接触 的、能及时施作和应变能力强的。 5、隧道施工过程是围岩力学状态不断变化的过程。在可能条 件下应尽量采用全断面或大断面开挖方法。 6、隧道支护结构在较短时间内闭合极为重要。 7、隧道结构的耐久性主要体现在二次衬砌上。 8、隧道施工必须建立设计—施工—修改设计一体化的施工管 理体系。
• 新奥法的核心：利用围岩、锚喷支护、监控量测 9
七、新奥法开挖方法
• 利用新奥法施工的隧道开挖方法有全断面法、台 阶法(三台阶七步法)、分部开挖法(CD法、CRD法 、双侧壁导坑法)。
• 隧道开挖外轮廓线为隧道净空轮廓线＋ 5cm＋二 次衬砌厚度＋初期支护厚度＋预留沉落量。
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新奥法开挖方法——全断面法
5
四Fra Baidu bibliotek施工方法选择的因素
• 1、施工条件：施工队伍的施工能力、素质和管理 水平等。
• 2、地质条件：围岩级别、地下水、不良地质现象 等。
• 3、隧道断面：尺寸、形状。
• 4、埋深：浅埋、深埋。
• 5、工期：辅助坑道设置、机械化水平、管理水平 。
• 6、环境条件：隧道施工对周围环境产生的爆破震
动、地表下沉、噪声、地下水变化等。
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新奥法开挖方法——台阶法
2、台阶法：把施工断面分成上、下两个断面或三个
断面的方法。
有二台阶法、三台阶法、
三台阶预留核心土法、三台阶七步法，适用于Ⅲ
级围岩，Ⅳ、Ⅴ级围岩在采取超前支护措施稳定
掌子面或小断面适用；隧道断面较大可采用三台
阶法；地质条件较差，掌子面自稳能力差可采用
三台阶预留核心土。
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• 5、初次支护的建造应是适时的，使围岩在开挖后延时一 定时间来得及变形并形成承力保护区，以达到较好的支撑 效果。
• 6、围岩自稳时间，一方面依靠对围岩地质条件的初步调 查，另一方面可通过在建造过程中量测隧道周边的位移来 评定。
• 7、由于喷射混凝土具有可填平洞壁不平整面、与围岩紧 密结合等特点，使围岩不发生严重的应力重分布，常被用 来作为初次支护，必要时还使用锚杆、钢筋网和钢拱架。
台阶法施工工序示意图 三台阶预留核心土施工工序示意图
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台阶法施工特点
1、台阶法灵活多变，适应性强；具有足够的作业空 间，施工速度；台阶有利于开挖面稳定。
2、台阶法上下台阶施工干扰大，多次开挖围岩扰动 大。
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新奥法开挖方法——CD法、CRD法
• 3、CD法（中隔壁法）、CRD法（交叉中隔壁法 ）：把断面分为两个断面，每个断面采用两个或 三个台阶施工，两者区别主要在于台阶施工顺序 不同，且CD法无临时仰拱，CRD法有临时仰拱。 适用于Ⅳ、Ⅴ级围岩浅埋或Ⅵ级围岩大断面隧道 。
• CD法、CRD法施工复杂，初期支护材料用量大， 需大量采用临时工字钢、喷射砼，主要为人工施 工，机械辅助，早期沉降量小，但临时中隔壁拆 除时，沉降量急剧增大。
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CD法（中隔壁法）及CRD法（交叉中隔壁法） 施工工序示意图
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新奥法开挖方法——双侧壁导坑法
• 4、双侧壁导坑法：又称眼镜法，一般把断面分成 三部分，左、右侧壁导坑及中间上、下台阶，导 坑宽度不宜大于断面最大宽度的1/3。适用于Ⅴ、 Ⅵ级围岩大断面隧道，特别是对地表沉降要求严 格的隧道。
• 1、围岩是隧道结构的主要承载部分。 • 2、开挖后需对围岩进行加固，以使围岩在开挖卸
载后不失去原有的强度。 • 3、隧道围岩支护过程中，一方面允许围岩有一定
的位移，从而产生受力环区；另一方面，又必须 限制围岩位移的程度以避免围岩变形过大而产生 严重松弛卸载。
8
六、新奥法基本原理（2）
• 4、初次支护主要作用不是用来承担隧道围岩所失去的承 载力，而是保持围岩的自承状态，防止严重的松弛和卸载 。
1、全断面法：按照隧道开挖外轮廓线一次开挖成形 的施工方法。适用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩，Ⅳ、Ⅴ 级围岩在采取措施稳定掌子面或小断面适用。 全断面法施工工序示意图
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全断面法施工特点
1、全断面法施工作业空间大，有利于大型机械施工 ，施工速度快，操作工序少，施工干扰少，便于 施工组织和管理。
2、由于开挖面积大，对地质条件要求高，围岩必须 有足够的自稳能力，每循环工作量大，爆破开挖 震动大，对施工机械能力要求大
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五、施工方法
• 1、明挖法：敞开法、基坑支护法、盖挖法（钻孔 桩、地下连续墙）。
• 2、暗挖法：鉆爆矿山法（传统矿山法、新奥法） 、非鉆爆法（浅埋暗挖法、TBM、盾构法、沉管 法、顶管法）
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六、新奥法基本原理（1）
新奥法（NATM）是新奥地利隧道施工方法的简称 ，它是奥地利土木工程师L.V.Rabcewics于20世纪 60年代提出的，1978年奥地利的L.Muller(米勒)总 结了22条，以后有人总结了7条。
隧道施工和安全
中铁二十一局集团有限公司 2012年1月
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引言
• 随着我国经济的发展，我国铁路、公路、地铁、水电 站等隧道工程得到很大发展，除隧道的数量增加外， 隧道的长度也大幅增加，隧道施工方法也多种多样。 据不完全统计，截止到2010年底，我国建成的铁路隧 道总长度已经接近8000公里，公路隧道总里程数超过 3000公里，而目前，全国有轨道交通规划线路总长超 过4000公里，其中需要建设隧道的线路占了相当大的 比例，另外，包括西部大开发的铁路、公路隧道，地 铁、地下公用设施、顶管机械及其它西气东输、水电 站工程等，一年也有450公里的隧道建设量。我国到 2020年前规划建设5000座隧道，长度超过9000公里 。在取得骄人成绩的同时，我们憧憬着未来，也背负 着挑战。
一、隧道施工特点
• 隐蔽性大，风险性大，环境恶劣； • 作业空间有限，循环次数多，综合性强； • 施工是动态的，施工过程力学状态是变化的，围
岩的力学性质是变化的。
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二、隧道施工理念
• 保护围岩、 • 内实外美、 • 重视环境、 • 动态施工
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三、隧道施工基本原则
1、围岩是隧道的主要承载单元，施工中要充分保护围岩。为 了充分发挥围岩的结构作用，应容许围岩有可控制的变形 。
2、变形的控制主要是通过支护阻力的效应来达到的。 3、在施工中，必须进行实地观察、量测和监控，及时提出可
靠的、足够数量的量测围岩变化、支护变化等资料，以指 导施工和设计。 4、支护手段一般应选择能大面积的、牢固地与围岩紧密接触 的、能及时施作和应变能力强的。 5、隧道施工过程是围岩力学状态不断变化的过程。在可能条 件下应尽量采用全断面或大断面开挖方法。 6、隧道支护结构在较短时间内闭合极为重要。 7、隧道结构的耐久性主要体现在二次衬砌上。 8、隧道施工必须建立设计—施工—修改设计一体化的施工管 理体系。
• 新奥法的核心：利用围岩、锚喷支护、监控量测 9
七、新奥法开挖方法
• 利用新奥法施工的隧道开挖方法有全断面法、台 阶法(三台阶七步法)、分部开挖法(CD法、CRD法 、双侧壁导坑法)。
• 隧道开挖外轮廓线为隧道净空轮廓线＋ 5cm＋二 次衬砌厚度＋初期支护厚度＋预留沉落量。
10
新奥法开挖方法——全断面法
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四Fra Baidu bibliotek施工方法选择的因素
• 1、施工条件：施工队伍的施工能力、素质和管理 水平等。
• 2、地质条件：围岩级别、地下水、不良地质现象 等。
• 3、隧道断面：尺寸、形状。
• 4、埋深：浅埋、深埋。
• 5、工期：辅助坑道设置、机械化水平、管理水平 。
• 6、环境条件：隧道施工对周围环境产生的爆破震
动、地表下沉、噪声、地下水变化等。
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新奥法开挖方法——台阶法
2、台阶法：把施工断面分成上、下两个断面或三个
断面的方法。
有二台阶法、三台阶法、
三台阶预留核心土法、三台阶七步法，适用于Ⅲ
级围岩，Ⅳ、Ⅴ级围岩在采取超前支护措施稳定
掌子面或小断面适用；隧道断面较大可采用三台
阶法；地质条件较差，掌子面自稳能力差可采用
三台阶预留核心土。
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• 5、初次支护的建造应是适时的，使围岩在开挖后延时一 定时间来得及变形并形成承力保护区，以达到较好的支撑 效果。
• 6、围岩自稳时间，一方面依靠对围岩地质条件的初步调 查，另一方面可通过在建造过程中量测隧道周边的位移来 评定。
• 7、由于喷射混凝土具有可填平洞壁不平整面、与围岩紧 密结合等特点，使围岩不发生严重的应力重分布，常被用 来作为初次支护，必要时还使用锚杆、钢筋网和钢拱架。
台阶法施工工序示意图 三台阶预留核心土施工工序示意图
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台阶法施工特点
1、台阶法灵活多变，适应性强；具有足够的作业空 间，施工速度；台阶有利于开挖面稳定。
2、台阶法上下台阶施工干扰大，多次开挖围岩扰动 大。
15
新奥法开挖方法——CD法、CRD法
• 3、CD法（中隔壁法）、CRD法（交叉中隔壁法 ）：把断面分为两个断面，每个断面采用两个或 三个台阶施工，两者区别主要在于台阶施工顺序 不同，且CD法无临时仰拱，CRD法有临时仰拱。 适用于Ⅳ、Ⅴ级围岩浅埋或Ⅵ级围岩大断面隧道 。
• CD法、CRD法施工复杂，初期支护材料用量大， 需大量采用临时工字钢、喷射砼，主要为人工施 工，机械辅助，早期沉降量小，但临时中隔壁拆 除时，沉降量急剧增大。
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CD法（中隔壁法）及CRD法（交叉中隔壁法） 施工工序示意图
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新奥法开挖方法——双侧壁导坑法
• 4、双侧壁导坑法：又称眼镜法，一般把断面分成 三部分，左、右侧壁导坑及中间上、下台阶，导 坑宽度不宜大于断面最大宽度的1/3。适用于Ⅴ、 Ⅵ级围岩大断面隧道，特别是对地表沉降要求严 格的隧道。
• 1、围岩是隧道结构的主要承载部分。 • 2、开挖后需对围岩进行加固，以使围岩在开挖卸
载后不失去原有的强度。 • 3、隧道围岩支护过程中，一方面允许围岩有一定
的位移，从而产生受力环区；另一方面，又必须 限制围岩位移的程度以避免围岩变形过大而产生 严重松弛卸载。
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六、新奥法基本原理（2）
• 4、初次支护主要作用不是用来承担隧道围岩所失去的承 载力，而是保持围岩的自承状态，防止严重的松弛和卸载 。
1、全断面法：按照隧道开挖外轮廓线一次开挖成形 的施工方法。适用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩，Ⅳ、Ⅴ 级围岩在采取措施稳定掌子面或小断面适用。 全断面法施工工序示意图
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全断面法施工特点
1、全断面法施工作业空间大，有利于大型机械施工 ，施工速度快，操作工序少，施工干扰少，便于 施工组织和管理。
2、由于开挖面积大，对地质条件要求高，围岩必须 有足够的自稳能力，每循环工作量大，爆破开挖 震动大，对施工机械能力要求大
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五、施工方法
• 1、明挖法：敞开法、基坑支护法、盖挖法（钻孔 桩、地下连续墙）。
• 2、暗挖法：鉆爆矿山法（传统矿山法、新奥法） 、非鉆爆法（浅埋暗挖法、TBM、盾构法、沉管 法、顶管法）
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六、新奥法基本原理（1）
新奥法（NATM）是新奥地利隧道施工方法的简称 ，它是奥地利土木工程师L.V.Rabcewics于20世纪 60年代提出的，1978年奥地利的L.Muller(米勒)总 结了22条，以后有人总结了7条。
隧道施工和安全
中铁二十一局集团有限公司 2012年1月
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引言
• 随着我国经济的发展，我国铁路、公路、地铁、水电 站等隧道工程得到很大发展，除隧道的数量增加外， 隧道的长度也大幅增加，隧道施工方法也多种多样。 据不完全统计，截止到2010年底，我国建成的铁路隧 道总长度已经接近8000公里，公路隧道总里程数超过 3000公里，而目前，全国有轨道交通规划线路总长超 过4000公里，其中需要建设隧道的线路占了相当大的 比例，另外，包括西部大开发的铁路、公路隧道，地 铁、地下公用设施、顶管机械及其它西气东输、水电 站工程等，一年也有450公里的隧道建设量。我国到 2020年前规划建设5000座隧道，长度超过9000公里 。在取得骄人成绩的同时，我们憧憬着未来，也背负 着挑战。