新奥法施工基本原理及施工技术图文并茂
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隧道施工
隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技术和施工管 理的总称。
新奥法施工基本原理
隧道施工方法
矿山法（传统矿山法、新奥法）、明挖法、盾构法、TBM法和 沉埋法
新奥法概念
新奥法(新奥地利施工方法)是以岩石力学为理论基础，以柔性支 护为主要的支护手段，采用现场监测结果来反馈设计与施工的 一种方法。可总结为三大支柱（柔性支护、控制爆破和监控量 测）、一个中心（充分发挥围岩自承能力）和一个一体化（设 计、施工和监测动态一体化）。
➢ 在施工中必须充分保护围岩，避免过渡破坏和损伤遗留围岩的强 度，使暴露的围岩尽量保留既有的质量，因此，采用控制爆破技 术是必要的。
➢ 为了充分发挥围岩的承载力，应允许并控制围岩的变形。 • 允许围岩适当变形但不能不在围岩中形成松弛的量级； • 必须限制围岩变形，使围岩不会过渡松弛而丧失或大大降低承载
新奥法施工基本原理
பைடு நூலகம்
修 改 施 工 方 案
法 和 顺 序
改 变 开 挖 方
确 施 定开 工施 准工 备 方挖
案
必要时须超前支护 或预先进行地层改
良
护修 参正 数支 初 期 支 护
量 测 监 控
否
是否符 合管理
基准？
防 是水
隔 离 层
二 次 支 护
竣 工
新奥法施工程序
新奥法施工基本原理
隧道施工应遵循的基本精神
初期支护
为控制围岩应力适量释放和变形，增加结构安全度和方便施工，隧 道开挖后立即施作刚度较小并作为永久承载结构一部分的结构层， 称为初期支护。传统施工方法中采用的钢木构件支撑在模筑整体式 衬砌时通常应予以拆除，不作为永久承载构件，称为临时支撑。
隧道工程基本概念
二次衬砌
为了保证隧道永久稳定和安全，所施作的具有一定安全储备的隧道 结构。 目前铁路上一般多采用由初期支护（简称支护）、防水板、二次衬 砌共同组成的复合式衬砌结构形式。
力。
新奥法施工基本原理
➢ 变形的控制主要通过支护阻力(即各种支护结构)的效应达到的。 • 支护结构的类型 • 支护结构参与工作的时间 • 各种支护手段的相互配合 • 底部封闭时间 • 1次掘进长度 ➢ 必须在施工中进行实地量测监控，及时提出可靠的、足够数量的
量测信息，以指导施工和设计。
新奥法施工基本原理
隧道工程围岩分级
我国铁路隧道围岩分级方法
• 目前铁路隧道围岩分级采用两种方法，即以围岩稳定为基础 的分级方法和按弹性波(纵波)速度的分级方法。
围岩主要工程地质条件
级
别
主要工程地质特征
Ⅰ
硬质岩(单轴饱和抗压极限强度Rc>60MPa)：受地质构造影响轻微，节理不发育，无软 弱面(或夹层)；层状岩层为厚层，层间结合良好
隧道工程围岩分级
围岩分级的概念
• 各种围岩的物理性质之间存在一定的内在联系和规律，依照这些 联系和规律，可将围岩划分为若干级，这就是围岩分级。
围岩分级的目的
• 作为选择施工方法的依据；进行科学管理及正确评价经济效益； 确定结构上的荷载(松散荷载)；给出衬砌结构的类型及其尺寸； 制定劳动定额、材料消耗标准的基础等等。
新奥法施工基本原理
➢ 在可能的条件下，应尽量采用全断面或大断面分部的开 挖方法。
➢ 在任何情况下，使隧道断面能在较短时间内闭合是极为 重要的。
➢ 为保证二次衬砌的质量和整体性，在任何情况下，都应 采用先墙后拱的施工顺序。
新奥法施工基本原理
新奥法施工基本原则
• 少扰动——开挖时要尽量减少对围岩的扰动次数、扰动强度、扰动 范围和扰动持续时间;
➢ 在施工过程中，必须建立设计－施工检验－地质预报－量测反馈 －修正设计的一体化的施工管理系统，以不断的提高和完善隧道 施工技术。
➢ 选择支护手段，一般应选择大面积、牢固与围岩紧密接触、能及 时施设和应变能力强的支护手段；
• 多采用喷砼、并与锚杆、金属网联合使用 • 要与钢支撑或格栅等配合使用 • 临时仰拱也是重要的、不容忽视的支护手段
新奥法施工基本原理及施工技术
石家庄铁道大学
主要内容
隧道工程基本概念 新奥法施工基本原理 隧道工程围岩分级 隧道开挖技术 隧道支护结构施工技术 监控量测技术
隧道工程基本概念
隧道的概念
狭义定义：用以保持地下空间作为交通孔道的工程建筑物。 广义定义：以某种用途，在地面下用任何方法按规定形状和尺寸 修筑的断面积大于2m2的洞室。
隧道工程基本概念
隧道工程基本概念
隧道工程基本概念
隧道工程基本概念
光面爆破
光面爆破是指延开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低 威力炸药，在主爆区之后起爆，已形成平整的轮廓面的爆破作业。
预裂爆破
预裂爆破是指延开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低 威力炸药，在主爆区之前起爆，已形成平整的轮廓面的爆破作业。
硬质岩(Rc>30MPa)：受地质构造影响较重，节理较发育，有少量软弱面(或夹层)和贯 通微张节理，但其产状及组合关系不致产生滑动；层状岩层为中层或厚层，层间结合 Ⅱ 一般，很少有分离现象，或为硬质岩石偶夹软质岩石
结构特征 和完整状态 呈巨块状整体结构
呈大块状砌体结构
围岩开挖后的稳定状态(单 线)
围岩稳定，无坍塌，可能 产生岩爆
按隧道的用途
交通类隧道
水工隧道 市政隧道 矿山隧道 人防隧道
铁路隧道 公路隧道 地下铁道 人行通道
引水隧道 尾水隧道 导流隧道 泄洪隧道
给水隧道 排水隧道 管路隧道
采矿巷道
运输巷道
隧道工程基本概念
围岩
围岩是指隧道开挖后其周围产生应力重分布范围内的岩体，或指 隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩体(这里所指的岩体是 土体与岩体的总称)。
暴露时间长，可能会出现 局部小坍塌，侧壁稳定， 层间结合差的平缓岩层，
顶板易塌落
软质岩(Rc≈30MPa)：受地质构造影响轻微，节理不发育；层状岩层为厚层，层间结合 良好
呈巨块状整体结构
• 早支护——开挖后及时施作初期锚喷支护，使围岩的变形进入受控 制状态;
• 勤量测——指以直观、可靠的量测方法和量测数据来准确评价围岩 (或围岩加支护)的稳定状态，或判断其动态发展趋势，以便及时调 整支护形式、开挖方法;
• 紧封闭——一方面指采取喷射混凝土等防护措施，避免围岩因长时 间暴露而致强度和稳定性的衰减。另一方面指要适时对围岩施作封 闭形支护。
隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技术和施工管 理的总称。
新奥法施工基本原理
隧道施工方法
矿山法（传统矿山法、新奥法）、明挖法、盾构法、TBM法和 沉埋法
新奥法概念
新奥法(新奥地利施工方法)是以岩石力学为理论基础，以柔性支 护为主要的支护手段，采用现场监测结果来反馈设计与施工的 一种方法。可总结为三大支柱（柔性支护、控制爆破和监控量 测）、一个中心（充分发挥围岩自承能力）和一个一体化（设 计、施工和监测动态一体化）。
➢ 在施工中必须充分保护围岩，避免过渡破坏和损伤遗留围岩的强 度，使暴露的围岩尽量保留既有的质量，因此，采用控制爆破技 术是必要的。
➢ 为了充分发挥围岩的承载力，应允许并控制围岩的变形。 • 允许围岩适当变形但不能不在围岩中形成松弛的量级； • 必须限制围岩变形，使围岩不会过渡松弛而丧失或大大降低承载
新奥法施工基本原理
பைடு நூலகம்
修 改 施 工 方 案
法 和 顺 序
改 变 开 挖 方
确 施 定开 工施 准工 备 方挖
案
必要时须超前支护 或预先进行地层改
良
护修 参正 数支 初 期 支 护
量 测 监 控
否
是否符 合管理
基准？
防 是水
隔 离 层
二 次 支 护
竣 工
新奥法施工程序
新奥法施工基本原理
隧道施工应遵循的基本精神
初期支护
为控制围岩应力适量释放和变形，增加结构安全度和方便施工，隧 道开挖后立即施作刚度较小并作为永久承载结构一部分的结构层， 称为初期支护。传统施工方法中采用的钢木构件支撑在模筑整体式 衬砌时通常应予以拆除，不作为永久承载构件，称为临时支撑。
隧道工程基本概念
二次衬砌
为了保证隧道永久稳定和安全，所施作的具有一定安全储备的隧道 结构。 目前铁路上一般多采用由初期支护（简称支护）、防水板、二次衬 砌共同组成的复合式衬砌结构形式。
力。
新奥法施工基本原理
➢ 变形的控制主要通过支护阻力(即各种支护结构)的效应达到的。 • 支护结构的类型 • 支护结构参与工作的时间 • 各种支护手段的相互配合 • 底部封闭时间 • 1次掘进长度 ➢ 必须在施工中进行实地量测监控，及时提出可靠的、足够数量的
量测信息，以指导施工和设计。
新奥法施工基本原理
隧道工程围岩分级
我国铁路隧道围岩分级方法
• 目前铁路隧道围岩分级采用两种方法，即以围岩稳定为基础 的分级方法和按弹性波(纵波)速度的分级方法。
围岩主要工程地质条件
级
别
主要工程地质特征
Ⅰ
硬质岩(单轴饱和抗压极限强度Rc>60MPa)：受地质构造影响轻微，节理不发育，无软 弱面(或夹层)；层状岩层为厚层，层间结合良好
隧道工程围岩分级
围岩分级的概念
• 各种围岩的物理性质之间存在一定的内在联系和规律，依照这些 联系和规律，可将围岩划分为若干级，这就是围岩分级。
围岩分级的目的
• 作为选择施工方法的依据；进行科学管理及正确评价经济效益； 确定结构上的荷载(松散荷载)；给出衬砌结构的类型及其尺寸； 制定劳动定额、材料消耗标准的基础等等。
新奥法施工基本原理
➢ 在可能的条件下，应尽量采用全断面或大断面分部的开 挖方法。
➢ 在任何情况下，使隧道断面能在较短时间内闭合是极为 重要的。
➢ 为保证二次衬砌的质量和整体性，在任何情况下，都应 采用先墙后拱的施工顺序。
新奥法施工基本原理
新奥法施工基本原则
• 少扰动——开挖时要尽量减少对围岩的扰动次数、扰动强度、扰动 范围和扰动持续时间;
➢ 在施工过程中，必须建立设计－施工检验－地质预报－量测反馈 －修正设计的一体化的施工管理系统，以不断的提高和完善隧道 施工技术。
➢ 选择支护手段，一般应选择大面积、牢固与围岩紧密接触、能及 时施设和应变能力强的支护手段；
• 多采用喷砼、并与锚杆、金属网联合使用 • 要与钢支撑或格栅等配合使用 • 临时仰拱也是重要的、不容忽视的支护手段
新奥法施工基本原理及施工技术
石家庄铁道大学
主要内容
隧道工程基本概念 新奥法施工基本原理 隧道工程围岩分级 隧道开挖技术 隧道支护结构施工技术 监控量测技术
隧道工程基本概念
隧道的概念
狭义定义：用以保持地下空间作为交通孔道的工程建筑物。 广义定义：以某种用途，在地面下用任何方法按规定形状和尺寸 修筑的断面积大于2m2的洞室。
隧道工程基本概念
隧道工程基本概念
隧道工程基本概念
隧道工程基本概念
光面爆破
光面爆破是指延开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低 威力炸药，在主爆区之后起爆，已形成平整的轮廓面的爆破作业。
预裂爆破
预裂爆破是指延开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低 威力炸药，在主爆区之前起爆，已形成平整的轮廓面的爆破作业。
硬质岩(Rc>30MPa)：受地质构造影响较重，节理较发育，有少量软弱面(或夹层)和贯 通微张节理，但其产状及组合关系不致产生滑动；层状岩层为中层或厚层，层间结合 Ⅱ 一般，很少有分离现象，或为硬质岩石偶夹软质岩石
结构特征 和完整状态 呈巨块状整体结构
呈大块状砌体结构
围岩开挖后的稳定状态(单 线)
围岩稳定，无坍塌，可能 产生岩爆
按隧道的用途
交通类隧道
水工隧道 市政隧道 矿山隧道 人防隧道
铁路隧道 公路隧道 地下铁道 人行通道
引水隧道 尾水隧道 导流隧道 泄洪隧道
给水隧道 排水隧道 管路隧道
采矿巷道
运输巷道
隧道工程基本概念
围岩
围岩是指隧道开挖后其周围产生应力重分布范围内的岩体，或指 隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩体(这里所指的岩体是 土体与岩体的总称)。
暴露时间长，可能会出现 局部小坍塌，侧壁稳定， 层间结合差的平缓岩层，
顶板易塌落
软质岩(Rc≈30MPa)：受地质构造影响轻微，节理不发育；层状岩层为厚层，层间结合 良好
呈巨块状整体结构
• 早支护——开挖后及时施作初期锚喷支护，使围岩的变形进入受控 制状态;
• 勤量测——指以直观、可靠的量测方法和量测数据来准确评价围岩 (或围岩加支护)的稳定状态，或判断其动态发展趋势，以便及时调 整支护形式、开挖方法;
• 紧封闭——一方面指采取喷射混凝土等防护措施，避免围岩因长时 间暴露而致强度和稳定性的衰减。另一方面指要适时对围岩施作封 闭形支护。