新奥法隧道结构设计隧道工程6荷载计算
新奥法原理及施工要点
新奥法原理及施工要点摘要：新奥法原理修建隧道已成为一种主要施工方法。
尤其在施工场地受限制、地层条件复杂多变、地下工程结构形式复杂等情况下用新奥法施工尤为重要。
本文介绍了新奥法原理及其施工要点。
关键词：隧道新奥法施工Abstract: the new Austrian law principle to build a tunnel has become a main construction method. Particularly in the construction site is restricted, complicated geological conditions, and underground structure form complex of New Orleans with construction method is particularly important. This paper introduces the new Austrian law principle and key points of construction.Key words: New Orleans tunnel construction method一、隧道设计施工的两大理论（1）松弛荷载理论其核心内容是：稳定的岩体有自稳能力，不产生荷载：不稳定的岩体则可能产生坍塌，需要用支护结构予以支撑。
这样，作用在支护结构上的荷载就是围岩在一定范围内由于松弛并可能塌落的岩体重力。
这是一种传统的理论。
（2）岩承理论其核心内容是：围岩稳定显然是岩体自身有承载自稳能力：不稳定围岩丧失稳定是有一个过程的，如果在这个过程中提供必要的帮助或限制，则围岩仍然能够进入稳定状态。
由以上可以看出，前一种理论更注意结果和对结果的处理：而后一种理论则更注意过程和对过程的控制，即对围岩自承能力的充分利用。
由于有此区别，因而两种理论体系在过程和方法上各自表现出不同的特点。
新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称
新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称引言新奥地利隧道施工方法（NATM）是一种在隧道工程中常用的施工方法，它是在20世纪60年代和70年代由奥地利工程师和科学家们开发出来的。
这种方法在全球范围内得到了广泛应用，并取得了显著的成果。
本文将详细介绍新奥地利隧道施工方法的特点、原理及应用，并对其优缺点进行讨论。
一、新奥地利隧道施工方法的特点1. 整体式施工新奥地利隧道施工方法采用的是整体式施工，相对于传统的分阶段施工方法，它可以减少施工期间的地表沉降和变形。
这是由于NATM方法可以在开挖隧道的同时对周围的土层进行支护，从而减少了地表和周围建筑物的影响和损害。
2. 土力支撑结构NATM方法采用土力支撑结构作为隧道的主要支护形式。
这些支撑结构通常由钢筋混凝土或喷射混凝土构成，能够提供足够的强度和刚度来承受隧道围岩的压力。
此外，土力支撑结构还可以通过控制隧道周围的地下水位和渗流，降低地下水的涌入和侵蚀，从而提高隧道的稳定性。
3. 灵活的设计NATM方法允许根据实际施工情况进行灵活的设计和调整。
施工过程中可以根据地质条件和围岩变化进行随时调整，通过合理的支护和加固措施来解决工程施工中出现的问题。
这种灵活性可以使施工更加安全高效，也可以避免不必要的成本和时间浪费。
二、新奥地利隧道施工方法的原理1. 地质调查和监测在NATM方法中，地质调查是至关重要的一步。
通过详细的地质勘探和工程地质分析，可以确定隧道施工中可能遇到的地质问题，如岩类性质、断层、地下水等。
同时，还需要进行地表和隧道周围的监测，及时掌握地表沉降、围岩变形和地下水位等数据，以便进行合理的设计和施工调整。
2. 钻孔爆破在NATM方法中，钻孔爆破是常用的隧道开挖方式之一。
通过在地下岩层中钻孔，并通过爆破将岩石破碎，然后进行清理和支护，最终实现隧道的开挖。
这种方法可以高效地进行大规模的隧道掘进，但需要控制好爆破条件，以防止岩层的过度破碎和隧道的不稳定。
3. 支护和加固隧道开挖完毕后，需要进行支护和加固工作，以确保隧道的稳定性。
简述中国铁路隧道新奥法设计施工理念
简述中国铁路隧道新奥法设计施工理念中国铁路在建设过程中，隧道是一项非常重要的工程。
为了更好地设计、施工隧道，中国铁路不断地推进技术革新与创新。
其中，新奥法设计施工理念是一种非常先进的技术，也是铁路隧道工程领域的一项重要成果。
一、新奥法的概念新奥法，全称“奥地利法”，是指奥地利隧道工程设计与施工经验总结成的一套设计、施工方法及管理体系。
该方法自上世纪50年代开始提出并推广，包括了从土体力学、岩土工程、安全技术等多个方面的技术，是目前国际上非常成熟的隧道设计施工方法之一。
二、新奥法的优点相较于传统的设计施工方法，新奥法有着非常多的优点。
具体而言，它能够更好地助力施工进程，提升施工效率。
同时，新奥法也能够更好地保证工程的质量和安全性。
1.高效率：新奥法采用的连续铸造方法及新型支护材料，大大提高了施工效率。
铸造速度快，且工艺流程简便，减少了施工周期和成本。
2.保质保安：新奥法结构设计合理，工序安排合理。
通过先进的软硬件系统与技术支持，建立了科学的风险控制及应急管理体系，最大限度地保障工程建设的质量和安全。
三、中国铁路隧道工程在新奥法上的应用中国铁路从2014年开始引进新奥法技术，先后应用于大大小小120余个工程，其中包括了长江大桥南岸隧道、昆明至安宁铁路锦和隧道和赣南高铁南昌至赣州段多条隧道等重点工程。
通过新奥法的应用，可以看到不断提升的施工效率和质量保障。
值得一提的是，中国铁路也对新奥法进行了一些本土化的改良。
比如在隧道口板的设计上，引入了额外的支护措施，可以有效防止出现挤土现象。
同时，也在施工过程中加强了工程监管，保证了工程的质量和安全。
综上所述，新奥法技术在中国铁路隧道工程上的应用，大大提升了施工效率，保障了工程质量。
随着铁路建设不断的推进，我们相信新奥法在未来中国铁路建设中将发挥越来越重要的作用。
【隧道方案】“新奥法”隧道施工方案
隧道施工方案1洞身开挖施工1.1洞身开挖根据隧道各里程段的特点及围岩情况，各级围岩段采用相宜的开挖和超前支护方法，短进尺、强支护，确保施工安全。
隧道洞身开挖严格按照“新奥法”原理组织施工。
机械化掘进，机械化装运。
Ⅴ级围岩断层破碎带、浅埋或偏压地段采用单侧壁或双侧壁导坑法施工；Ⅳ级围岩其余地段采用三台阶临时仰拱封闭法施工。
Ⅲ级围岩地段采用短台阶法施工，必要时预留核心土分部开挖。
岩层稳定且完整性较好的Ⅱ级围岩全断面法施工。
开挖采用凿岩台车钻眼，人工装药并连接起爆网络实施光面爆破，爆破施工遵循短进尺、强支护、弱爆破、勤量测的原则。
装载机装碴,大型自卸汽车运输出洞。
洞身开挖施工中严格控制开挖断面，控制超欠挖。
经监理工程师确认不影响衬砌结构的稳定和强度时，岩石个别突出部分（每平米内不大于0.1m）可侵入衬砌不大于50mm。
拱脚、墙脚以上1m内断面严禁欠挖。
为保持断面稳定和节约成本，施工中严格控制超挖量，使断面圆顺平整。
1.1.1Ⅱ级围岩全断面法施工Ⅱ级围岩完整、稳定，采用全断面法施工。
全断面法施工工序简单，工作面宽敞，运输、通风、排水方便，管路易于布置，便于进行机械化施工。
全断面开挖断面图。
a 、施工方法采用凿眼台车或作业台车配合人工手持风钻进行钻眼，进尺可以控制在2~4m 。
爆破后机械出碴装运至弃碴场，进行网、锚、喷混凝土初期支护。
一般适合采用全断面施工的围岩，其支护参数多为系统锚杆和网喷混凝土联合支护。
因此全断面施工工序简单：钻眼爆破→出碴→网、锚、喷支护→进入下一循环钻爆。
b 、施工工艺施工工艺见全断面开挖施工工艺流程图ⅢⅡⅠⅡⅢⅠ图2.3-01 全断面法开挖断面图二次衬砌初期支护网喷混凝土系统锚杆全断面开挖施工工艺流程图c、作业要点（1）测量放线在开挖面上进行测量并绘出中线与水平线，水平线可绘在轨平高度上，然后绘出开挖断面轮廓线，在按照钻爆设计准确标出炮眼位置，炮位误差不应大于5cm。
最好采用激光导向和幻灯布眼，以减少测量放线的时间，并提高炮眼位置的精度。
隧道工程第6章 隧道结构计算
8
9
6.3 半衬砌的计算
拱圈直接支承在坑道围岩侧壁上时，称为半衬砌， 如图6.3所示。常适合于坚硬和较完整的围岩（Ⅱ、Ⅲ 级）中，或用先拱后墙法施工时，在拱圈已作好，但马 口尚未开挖前，拱圈也处于半衬砌工作状态。 6.3.1 计算图式、基本结构及正则方程 道路隧道中的拱圈，一般矢跨比不大，在垂直荷载 作用下拱圈向坑道内变形，为自由变形，不产生弹性抗 力。由于支承拱圈的围岩是弹性的，即拱圈支座是弹性 的，在拱脚反力的作用下围岩表面将发生弹性变形，使 拱脚产生角位移和线位移。
24
6.4 曲墙式衬砌计算
在衬砌承受较大的垂直方向和水平方向的围岩压力 时，常常采用曲墙式衬砌形式。它由拱圈、曲边墙和底 板组成，有向上的底部压力时设仰拱。曲墙式衬砌常用 于Ⅳ耀Ⅵ级围岩中，拱圈和曲边墙作为一个整体按无铰 拱计算，施工时仰拱是在无铰拱业已受力之后修建的， 因此，一般不考虑仰拱对衬砌内力的影响。 6.4.1 计算图式在主动荷载作用下，顶部衬砌向隧 道内变形而形成脱离区，两侧衬砌向围岩方向变形，引 起围岩对衬砌的被动弹性抗力，形成抗力区，如图6.11 所示。抗力图形分布规律按结构变形特征作以下假定：
3
③作用与反作用模型，即荷载—结构模型。例如， 弹性地基圆环计算和弹性地基框架计算等计算法； ④连续介质模型，包括解析法和数值法。数值计算 法目前主要是有限单元法。从各国的地下结构设计实践 看，目前在设计隧道的结构体系时，主要采用两类计算 模型：一类是以支护结构作为承载主体，围岩作为荷载 同时考虑其对支护结构的变形约束作用的模型；另一类 则相反，视围岩为承载主体，支护结构则为约束围岩变 形的模型。
18
19
视为自由变形得到的计算结果。 由于没有考虑弹性抗力，所以弯矩是比较大的，因此截 面也较厚。如果围岩较坚硬，或者拱的形状较尖，则可 能有弹性抗力。衬砌背后的密实回填是提供弹性抗力的 必要条件，但是拱部的回填相当困难，不容易做到密实。 仅在起拱线以上1耀1.5m 范围内的超挖部分，由于是用 与拱圈同级的混凝土回填的，可以做到密实以外，其余 部分的回填则比较松散，不能有效地提供弹性抗力。拱 脚处无径向位移，故弹性抗力为零，最大值在上述的1 耀1.5m 处，中间的分布规律较复杂，为简化计算可以 假定为按直线分布。考虑弹性抗力的拱圈计算，可参考 曲墙式衬砌进行。
地下结构工程施工技术第四章新奥法与锚喷支护
隧道施工的力学分析
围岩压力
围岩压力是隧道施工中的主要外力，其大小和分布对隧道施工的 安全性和稳定性有很大影响。
隧道支护结构受力分析
隧道支护结构是维持隧道稳定的重要措施，其受力分析是隧道设计 的重要依据。
隧道施工过程中的力学行为
隧道施工过程中的力学行为是一个动态变化的过程，需要根据实际 情况进行实时监测和分析。
隧道施工的稳定性分析
围岩稳定性分析
01
围岩稳定性是隧道施工安全性的重要保障，需要对围岩进行详
细的地质勘察和稳定性分析。
支护结构稳定性分析
02
支护结构是维持隧道稳定的重要措施，需要进行详细的结构设
计和稳定性分析。
施工过程稳定性分析
03
隧道施工过程中的稳定性分析是一个动态变化的过程，需要进
行实时监测和分析，以确保施工安全。
02 新奥法的基本原理
岩石力学的基本概念
岩石的物理性质
包括密度、孔隙率、含水量等，这些性质直接影响岩石的强度和稳 定性。
岩石的力学性质
包括抗压、抗拉、抗剪等强度指标，以及弹性模量、泊松比等弹性 指标，这些性质决定了岩石在受力时的行为和响应。
岩石的变形特性
岩石在受力过程中会发生变形，其变形特性包括弹性变形、塑性变形 和脆性变形等，这些变形特性对隧道施工的稳定性有很大影响。
锚喷支护技术的应用范围
01
隧道工程
在隧道施工中，锚喷支护技术常用于洞口段、浅埋段、断层破碎带等围
岩稳定性较差的地段，提供有效的支撑和加固作用。
02
地铁工程
在地铁施工过程中，由于地铁线路通常穿越城市繁华区域，周边建筑物
众多，采用锚喷支护技术可以减少对周边环境的影响，保障施工安全。
坪石隧道新奥法支护参数的设计验算及现场验证
０６ ｏ 》 中 的深 、浅 埋 围岩 均 匀 压力 一 结 构模 式 与 ２—９ ）
实 际 围岩 偏心 受 压情 况 不 同所 致 。但从 混 凝土 极 限抗 拉 、压强 度来 看 ，计 算 值均 处 于合 理 受力 范 围之 内。
坪 石 隧道 是 京珠 国道 主干 线粤 境 高速 公 路小 塘 至 甘塘 段 重 要工 程 之一 ，位 于广 东省 乐 昌市 坪 石镇 灵 石 坝 村辖 区 ，为分 离式 单 向行 车 双线 隧 道 。隧 道 左线 全
长 ５０ ｍ （ 中明 洞长 ４ ，右线 全长 ５ ５ｍ。 １ 其 ５ｍ） ０ 隧 道 围岩 为 泥 质 粉 砂 岩 、细 砂 岩 ，属 软 质 岩 石 ，
强 、弱 风化 岩层 ，岩 体 风化 较剧 烈 ，风化 节理 裂 隙较 发育 ，隧道 围岩不 稳 定 。 隧 道 区共 发育 两 个 泉 ，隧 道开 挖 过程 中出现 了涌 水现 象 ，对 围岩稳 定 不 利 。 为 保证 坪 石 隧道 的 新奥 法 施工 的顺 利 进行 及 验证 支护 参 数 ，在 坪 石隧 道 实施 了施 工监 控量 测 必测 和选
载效 应 如 图 ４～图 ６所 示 。
各
９ １１ ／ 墨 ・ ×４Ａ ． ０ ＋ｊ ５ Ｎ
９１． ５１× １ Ｎ／Ｏ． １ ０— ５ １ ＋ １ ９ ５ ６ ＭＰａ １ ．６
＝
： １ ８ ０ ２ ＭＰ ． ３ ａ＋ １．６５ ６ ＭＰ ９ ａ＝３． ９ ａ ７ ５ ８ ＭＰ
隧道 洞 身 围岩 类 别 以 Ⅳ类 为 主 ，洞 山处及 局 部地 段 为
＊ 收 稿 日期 ：２０ －８２ ０ １ ．７ ０
维普资讯
维普资讯
２０ 第 ３ ０２年 期
新奥法
第九章新奥法第一节新奥法的基本概念一、名称由来与产生的历史背景新奥法的全称是新奥地利隧道工程方法，即New Austrian Tunneling Method，缩写为NATM。
上下导坑先墙后拱法初次使用于公元1837年前奥国莱比锡至德累斯顿铁隧道上，故称其为奥国法。
新奥法与奥国法是两码事，不是隧道横断面施工作业顺序的差异，也不是年代早晚不同的关系，而前者是建立在新的理论基础上,具有丰富实际经验的新概念。
新奥法是由奥地利学者L.V.Rabcewiez，L.Muller等教授创建于本世纪五十年代，在1963年正式命名为新奥地利隧道工程方法。
它的产生是基于以下背景：1.锚杆支护在20世纪初出现在此之前，锚杆支护的采用始于20世纪初，到1950年代后在欧美各地得到广泛应用，并在水电站有压输水隧洞成功地采用了锚杆支护手段。
2.喷射混凝土机在1940年代末研制成功喷射混凝土机在1947年研制成功，1948～1953年喷射混凝土衬砌在奥地利首次用于卡普伦水电站的默尔隧道。
锚喷支护技术的开展为创建新奥法提供了有利的条件。
在创建与开展新奥法时期，L.V.Rabcewiez相继指出：隧道工程修建过程中掌握围岩动态随时间变化的重要性；施工量测工作的重要性；采用薄层支护，并及时修筑仰拱以形成闭合衬砌的必要性。
并根据实验证实，衬砌应按剪切破坏进行设计计算。
3.岩石力学的理论发展为新奥法提供了科学依据与新奥法开展同时，岩石力学也开展成为一门十分年轻的学科。
岩石力学的理论基础为新奥法提供了科学依据。
因此可以说，新奥法是在实际基础上开展起来的一种修建隧道工程的新理论与新概念。
二、新奥法的基本概念新奥法的基本概念是用薄层支护手段来保持围岩强度，控制围岩变形，以发挥围岩的自承载能力，并通过施工监控量测来指导隧道工程的设计与施工。
由于上述基本概念的认识与理解的差别,可能初次接触新奥法的人们会存在某些误解，而专家们也可能在某些观点上有分歧，突出的问题有下列方面：1.由于英文“method”一词，容易把新奥法理解为隧道开挖与支护的方法，或者仅是一种施工技术，而没有认识到新奥法是修建隧道一种基本理论，是包含设计于施工内容的隧道工程新概念。
新奥法施工在隧道中的应用与分析
新奥法施工在隧道中的应用与分析从技术角度来看，新奥法施工主要包括两个方面的内容：一是注浆加固技术，二是隧道支护技术。
注浆加固技术是通过将注浆材料输入到隧道围岩中，让其与围岩产生化学反应，形成一种新的无机材料，从而强化围岩的稳定性和承载能力。
组合式隧道支护技术是将预制的钢模板、钢筋网和混凝土构件组合起来，安装在隧道内部，用于支撑周边的土体和岩体，防止隧道坍塌。
注浆加固技术的优点在于可以针对不同的围岩类型和局部条件，采取不同的注浆材料和施工方法，实现最佳的加固效果。
注浆材料通常包括水泥、无机注浆材料和聚氨酯等，并且可以根据需要进行调配，以达到所需的硬度、黏度和延展性。
此外，注浆施工过程中还可以控制注浆压力和注浆量，以确保注浆材料能够充分填充围岩裂缝和空隙，提高加固效果。
隧道支护技术是一种常见的隧道保护措施，其优点在于支撑力度大，能够有效地控制隧道的变形，保护隧道安全运行。
在新奥法施工中，支护技术常常采用的是钢模板和混凝土构件的组合式支护。
钢模板的优点在于结构坚固，施工便捷，能够满足各种类型的隧道需求。
混凝土构件则可以根据实际需要进行定制，达到更好的支撑效果。
总的来说，新奥法施工在隧道建设中的应用具有很大的优势。
它可以提高施工效率，减少对环境的影响，缩短施工周期，降低施工成本。
当然，新奥法施工也面临着一些挑战，例如隧道建设中相互干扰的问题、围岩变形与注浆反应的关系等。
对于这些问题，需要通过科学合理的施工方案和相关技术的持续创新来加以解决。
需要注意的是，在隧道建设中，工程质量和安全永远是首要考虑的因素。
只有在综合考虑各种因素的前提下，才能选择最适合的施工方案和技术，保证施工过程的顺利进行，同时也确保了隧道的稳定性和安全性。
新奥法隧道工程施工方案
一、工程概况本工程为某城市地下隧道工程，隧道全长1000米，埋深10-20米，隧道断面采用圆形，直径为6.5米。
隧道地质条件为软岩，围岩稳定性较差，地下水丰富。
本工程采用新奥法施工技术，以确保工程质量和安全。
二、施工方案1. 施工准备（1）现场勘察：对隧道地质、水文、地形等条件进行全面勘察，为施工提供依据。
（2）编制施工组织设计：根据勘察结果，编制详细的施工组织设计，明确施工流程、施工顺序、施工方法等。
（3）施工人员培训：对施工人员进行新奥法施工技术、安全操作规程等方面的培训。
（4）设备准备：准备必要的施工设备，如钻机、挖掘机、运输车、喷射混凝土机、锚杆机等。
2. 施工流程（1）隧道开挖：采用台阶法进行隧道开挖，先开挖上台阶，再开挖下台阶。
（2）初期支护：在开挖过程中，及时进行初期支护，包括锚杆、喷射混凝土等。
（3）二次衬砌：初期支护完成后，进行二次衬砌，采用现浇混凝土结构。
（4）防水处理：在隧道结构表面设置防水层，防止地下水渗透。
（5）隧道排水：设置排水系统，将地下水排至隧道外。
3. 施工方法（1）隧道开挖：采用台阶法进行隧道开挖，先开挖上台阶，再开挖下台阶。
上台阶开挖长度控制在2-3米，下台阶开挖长度控制在1-2米。
（2）初期支护：在开挖过程中，及时进行初期支护。
锚杆采用φ25mm、L=2.5m的锚杆，间距为1.0m×1.0m。
喷射混凝土厚度为15cm，强度等级为C25。
（3）二次衬砌：二次衬砌采用现浇混凝土结构，厚度为30cm，强度等级为C30。
（4）防水处理：在隧道结构表面设置防水层，采用防水板和防水砂浆进行防水。
（5）隧道排水：设置排水沟和排水泵，将地下水排至隧道外。
4. 施工监控（1）监控量测：对隧道围岩、支护结构、二次衬砌等关键部位进行监控量测，确保施工质量和安全。
（2）施工进度：制定施工进度计划，合理安排施工任务，确保工程按期完成。
（3）质量控制：严格执行质量标准，对施工过程进行全过程质量控制。
公路隧道工程新奥法设计与施工技术
1997年正在修建的秦岭隧道(长19.45km), 引进德国WIRTH公司TB880E型隧道掘进机，预计2000年贯通
新奥法的局限
在下列情况下，一般都应采取适当的辅助措施才能施工： ①涌水量大的地层； ②因涌水产生流沙现象的地层； ③围岩破碎使锚杆钻孔和插入都极为困难场合； ④开挖面不能自稳的围岩。
隧道工程术语
喷锚支护lock bolt support with shotcrete——借高压喷射水泥混凝土和打入岩层中的金属锚杆的联合作用(根据地质情况也可分别单独采用)加固岩层，分为临时性支护结构和永久性支护结构。 围岩偏压non-uniform rock pressure——由于地质构造作用或局部突变的地形以及施工的影响，在洞室衬砌上产生的不对称的岩石法向应力。 岩爆rockburst——在地应力高度集中的岩层中开挖时，围岩应力因突然释放而引起的岩块爆裂向外抛射的现象。
新奥法的基本要点
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。其刚度不能太大或太小，又必须是能与围岩密贴，而要做成薄层柔性，允许有一定变形，以使围岩释放应力时起卸载作用，尽量不使其有弯矩破坏的可能。
新奥法的基本要点
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。此外，因为新奥法不在坑道内架设杆件支撑，空间宽敞，从而提高了安全性和作业效率。
新奥法的基本要点
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。量测内容为衬砌内的应力、围岩与衬砌间的接触应力以及围岩的变位，据以确定围岩的稳定时间、变形速度和围岩分类等最重要的参数，以便适应地质情况的变化，及时变更设计和施工。
山岭隧道常规施工方法—新奥法基本原理(隧道工程施工课件)
第一节 概述
一、隧道设计施工的两大理论及其发展过程
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。
隧道施工过程通常包括：在地层中挖出土石， 形成符合设计轮廓尺寸的坑道；进行必要的初期支 护和砌筑最后的永久衬砌，以控制坑道围岩变形， 保证隧道长期地安全使用。
隧道施工方法可按以下方式分类：
实施方法：设计、施工和监测三位一体的动态模式。
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
护或预先进行地
层改良
新奥法施工程序
隧道施工应遵循的基本精神和原则
✓支护结封闭时间 ✓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；
•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
•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；
新奥法施工在隧道中的应用与分析
新奥法施工在隧道中的应用与分析一、新奥法施工技术的概述新奥法（New Austrian）法施工技术是一种起源于奥地利的地下工程施工技术，它在地下工程施工中广泛应用，尤其是在隧道施工中。
新奥法施工技术最大的特点就是以变形为基础进行施工，通过不断地观测和调整来保证地下工程的稳定和安全。
新奥法施工技术主要包括以下几个方面的内容：1. 系统观测：通过安装监测设备，对工程施工过程中的地表和地下物理变化进行实时监测，以便及时发现问题并进行调整。
2. 变形控制：以地质条件为基础，根据地质变形特点进行变形控制，保证工程的安全和稳定。
3. 应变控制：对地下工程的应变量进行监测，掌握地下工程变形情况，从而采取相应的措施来控制应变的发展。
4. 钻孔爆破：在隧道施工中，采用钻孔爆破技术，通过爆破来实现对隧道的开挖和构造。
新奥法施工技术的应用，可以大大提高工程施工的效率，降低施工风险，保障施工安全。
二、新奥法施工在隧道中的应用隧道工程作为地下工程中的一种重要形式，其施工难度和风险较大。
传统的隧道施工，往往需要大量的人力物力，而且施工周期长，安全隐患较大。
越来越多的施工单位开始尝试采用新奥法施工技术来进行隧道施工。
1. 地质勘察：在隧道施工之前，首先要进行地质勘察，了解隧道所处地质情况，包括岩性、地层构造、构造面形态等，为后续的施工提供科学依据和技术支撑。
2. 地层开挖：使用新奥法施工技术，可以采用钻孔爆破的方式来进行隧道地层开挖，相比于传统的人力开挖，可以大大提高开挖效率。
3. 地下支护：在隧道开挖的利用新奥法施工技术进行地下支护，通过控制变形和应变，对隧道进行支护，确保隧道结构的稳定和安全。
5. 施工进度控制：通过新奥法施工技术，可以及时掌握施工进度，及时发现问题并进行调整，保证施工的顺利进行。
通过上述几个方面的应用，新奥法施工技术在隧道施工中发挥着重要作用，为隧道施工提供了新的技术手段和方法。
1. 优势（1）提高施工效率：新奥法施工技术可以通过变形控制和施工监测，提高隧道施工的效率，缩短施工周期。
隧道本科毕业设计
隧道本科毕业设计摘要随着科技的不断进步，现代隧道无论是从结构计算，还是从施工方法都较以前有了较大的飞跃。
本设计课题为公路隧道，注重的是结构计算，重点研究新奥法施工。
公路隧道近些年在高等级公路中应用广泛。
因为其在山岭地区可用做克服地形或高程障碍，改善线形，提高车速，缩短里程，节约燃料，节省时间，减少对植被的破坏，保护生态环境；还可用做克服落石、坍方、雪崩、雪堆等危害。
在城市可减少用地，构成立体交叉，解决交叉路口的拥挤阻塞，疏导交通，保护环境，提高社会综合效益。
在江河、海峡、港湾地区，可不影响水路通航。
新奥法施工隧道的主要特点是：通过多种量测手段，对开挖后隧道围岩进行动态监测，并以此知道隧道支护结构的设计与施工。
其核心目的是为了“保护围岩，调动和发挥围岩的自承能力”。
I目录摘要 (I)A b s t r a c t............................................................错误！未定义书签。
第1章绪论. (1)1.1概述 (1)1.1.1隧道及其分类 (1)1.1.2隧道的作用及其优点 (1)1.1.3隧道工程及其发展 (1)1.1.4新奥法施工 (2)1.2目的和意义 (2)第2章设计要求 (2)2.1技术要求 (3)2.1.1主要技术标准 (3)2.1.2材料 (4)2.1.3设计规范 (4)2.2设计基本资料 (4)第3章初步设计 (4)3.1围岩分类 (4)3.2隧道平面布置 (5)3.2.1隧道平面布置方案比选 (5)3.2.2隧道平面线形 (6)3.2.3隧道纵坡 (6)3.3隧道净空断面 (6)第4章结构内力计算 (7)4.1荷载确定 (7)4.1.1计算垂直均布压力： (7)4.1.2划分浅埋和深埋隧道的分界： (7)4.2衬砌几何要素 (9)4.2.1衬砌几何尺寸 (10)4.2.2半拱轴线长度S及分段轴S (10)4.2.3各分块接缝（截面）中心几何要素 (10)II4.3计算位移 (11)4.3.1单位位移 (11)4.3.2主动荷载引起的位移 (13)4.3.3单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移 (24)4.3.4墙底（弹性地基上的刚性梁）位移 (32)4.4解力法方程 (33)σ）产生的衬砌内力 (36)4.5主动荷载及被动荷载（1=h4.6最大抗力值的求解 (39)4.7计算衬砌总内力 (41)4.8衬砌截面强度验、检算 (45)第5章衬砌结构及附属设施 (46)5.1衬砌结构方案 (46)5.1.1明洞 (46)5.1.2暗洞衬砌结构 (46)5.1.3衬砌支护参数 (47)5.1.4二次衬砌 (49)5.2洞门 (49)5.3隧道防排水 (50)5.3.1防水工程 (50)5.3.2排水工程 (51)5.4隧道通风 (52)5.4.1确定通风方式 (52)5.4.2计算参数 (52)5.4.3计算新风量 (52)5.4.4确定风机组数 (53)5.5保温工程 (54)5.6洞内横通道 (55)5.7紧急停车带 (55)5.8洞内检修道、设备洞室 (55)5.9洞内路面 (56)5.9.1正线隧道路面 (56)5.9.2汽车横通道路面 (56)III5.9.3人行横通道路面 (56)5.10内装与防噪设施 (56)5.11隧道消防系统 (56)5.12隧道照明 (56)第6章施工方案 (58)结论 (60)致谢 (60)参考文献 (61)附录1 (61)附录2 (63)IV绪论概述隧道及其分类隧道通常指作用地下通道的工程建筑物。
隧道施工新奥法、盾构法、TBM、浅埋暗挖法施工方法(121页)
工作示意图
竖井施工
竖井施工
盾构机安装
安装就位
推进
沙土搬运和管片运输
沙土搬运
衬砌
衬砌指的是为防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边用钢筋混凝土等 材料修建的永久性支护结构。衬砌技术通常是应用于隧道工程、水利 渠道中。衬砌简单说来就是内衬，常见的就是用砌块衬砌，可以是预 应力高压灌浆素混凝土衬砌。
探导坑。 美国罗宾斯(Robbins)公司1952年研制出第一台软岩TBM，1956年又成功研制
中硬岩TBM。
2020/5/12
53
TBM法的概述与应用
土压平衡盾构机结构图
刀盘
盾尾
施工
1.在盾构法隧道的起始端和终结端各建一个竖井，城市地铁一般利用 车站的端头作为始发或到达的竖井； 2.盾构在始发竖井内安装就位； 3.依靠盾构千斤顶推力（作用在竖井后壁或新拼装好的衬砌上）将盾 构从始发工作井的墙壁开孔处推出； 4.盾构在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出土（泥）和 安装衬砌管片； 5.及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置； 6.盾构进入到达竖井并被拆除，如施工需要，也可穿越竖井再向前推 进。
管片
管片运输
管片运输
管片运输
管片拼装
管片拼装
盾构到达竖井
TBM
TBM发展历史简介
隧道掘进机(Tunnel Boring Machine )是一种用机械破碎岩石、出碴与支护 实行连续作业的综合设备，它是由盾构技术发展而来的。
1818年英国布鲁诺(Brunel)受蛀虫钻孔启示，最早提出盾构雏形与施工方法。 1846年意大利人Maus发明隧道掘进机(盾构)。 1851年美国人查理士·威尔逊研制出TBM试用于花岗岩掘进未获成功。 1881年波蒙特开发出压缩空气式TBM，成功用于英吉利海峡隧道直径2.1m的勘
隧道结构工程施工方案
一、工程概况本工程为某高速公路隧道工程，隧道全长5.6公里，隧道洞径为10.5米，采用双洞单向交通设计。
隧道地质条件复杂，包括硬质岩、软岩、断层带等。
本工程分为进口段、中部段和出口段，其中进口段和出口段采用明挖法施工，中部段采用暗挖法施工。
二、施工方案1. 进口段和出口段施工方案（1）明挖法施工：首先进行隧道进口和出口的明挖施工，开挖土方，然后进行基础处理和衬砌施工。
施工过程中，应确保施工安全和质量，防止塌方和滑坡等事故发生。
（2）衬砌施工：采用现浇混凝土衬砌，分为初期支护和二次衬砌。
初期支护采用锚杆、钢筋网和喷射混凝土，二次衬砌采用现浇混凝土。
施工过程中，严格控制混凝土质量，确保衬砌的强度和耐久性。
2. 中部段施工方案（1）暗挖法施工：采用新奥法原理，采用台阶法进行施工。
施工过程中，严格控制爆破参数，减少对周边环境的影响。
（2）初期支护：采用锚杆、钢筋网和喷射混凝土进行初期支护。
锚杆长度为3-5米，锚杆间距为1-2米。
钢筋网采用直径为6-8毫米的钢筋，网格尺寸为20厘米×20厘米。
（3）二次衬砌：采用现浇混凝土进行二次衬砌，厚度为30-40厘米。
施工过程中，严格控制混凝土质量，确保衬砌的强度和耐久性。
3. 施工质量控制（1）原材料质量控制：对水泥、砂、石、钢筋等原材料进行严格检验，确保符合设计要求。
（2）施工过程控制：对施工过程中的各项工序进行严格控制，确保施工质量。
（3）监测与验收：对隧道施工过程中的各项指标进行监测，如围岩稳定性、支护结构变形等，确保施工安全。
三、施工组织与管理1. 施工组织（1）成立隧道施工项目部，负责隧道工程的施工组织、协调和管理。
（2）明确各施工阶段的任务、责任和进度要求。
（3）加强施工人员培训，提高施工队伍素质。
2. 施工管理（1）建立健全施工管理制度，确保施工过程规范化、标准化。
（2）加强施工现场管理，确保施工安全、文明、环保。
（3）加强施工进度管理，确保工程按期完成。
隧道新奥法施工方案
三、隧道新奥法施工方案新奥法施工是把岩体视为连续介质，根据岩体具有的粘性、弹性、塑性的物理性质，并利用了洞室开挖后围岩应力重新分布而产生的变形到松动破坏有一个时间效应的动态特性，适时地采用薄壁柔性支护结构（以锚喷为主）与围岩紧密贴合共同起作用，从而利用天然围岩的自身承载能力，以达到洞室围岩稳定的目的，光面爆破、锚杆支护、喷射混凝土和现场量测，是隧道新奥法施工的“四大支柱”。
1新奥法施工步骤图2 新奥法施工概论新奥法认为围岩是一种承载机构，构筑薄壁、柔性、与围岩紧贴的支护结构（以喷射混凝土、锚杆为主要手段）并使围岩与支护结构共同形成支撑环，来承受压力，并最大限度地保持围岩稳定，而不致松动破坏。
新奥法将围岩视为巷道承载构件的一部分，因此，施工时应尽可能全断面掘进，以减少巷道周边围岩应力的扰动，并采用光面爆破、微差爆破等措施。
减少对围岩的震动，以保全其整体性。
同时注意巷道表面尽可能平滑，避免局部应力集中。
新奥法将锚杆、喷射混凝土适当进行组合，形成比较薄的衬砌层，即用锚杆和喷射混凝土来支护围岩，使喷射层与围岩紧密结合，形成围岩-支护系统，保持两者的共同变形，故而可以最大限度地利用围岩本身的承载力。
Ⅱ等级的围岩在设计与施工中采用施工准备→拟订施工方案→洞口路堑土石开挖→洞口防排水设施→洞身开挖→二次衬砌防水隔离层的施工步骤，尽量采取大断面开挖,尽量减少对围岩的破坏程度，还必须采取其他补充措施,如超前灌浆,冻结、疏导涌水等，才能使新奥法取得成功。
3 在Ⅱ级围岩在设计施工中应采取的工艺在Ⅰ,Ⅱ级围岩在设计施工中应采取全断面开挖法，它是按巷（隧）道设计开挖断面，一次开挖到位的施工方法。
其开挖方式主要有三种：即新奥地利全断面开挖法、护板全断面开挖法和掘进机护板全断面开挖法。
全断面开挖是一次开挖成形的施工工艺，适用于铁路客运专线隧道的Ⅱ级围岩地段，全断面开挖施工工艺循环进尺必须根据隧道断面、围岩地质条件、机械设备能力、爆破振动限制、循环作业时间等情况合理确定。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
● 人们对围岩的认识是不断深入的： 从在国外的情况看：
土石方工程 分类法(开 挖难易程度)
岩石的坚固 性来分类: 如 坚固性系数f
RQD
从围岩稳定性出发分 类来代替多年沿用的 坚固性为基础的分类
从分级指标方面：
大多数从 定性描述
经验判断
定量描述
● 以隧道围岩的稳定性为基础进行分级是隧道围岩分类的 总趋势。
1、隧道围岩分级的因素指标及其选择 ⑴ 单一的岩性指标
● 一般多采用岩石的单轴饱和极限抗压强度作为基本的 分级指标，具有试验简单，数据可靠的优点；
● 岩石的抗压和抗拉强度、弹性模量、泊松比等物理力 学参数 ；
● 岩石的抗钻性、抗爆性等工程指标。
⑵ 单一的综合岩性指标
● 岩体的弹性波传播速度：弹性波传播速度与岩体的强 度和完整性成正比，其指标反映了岩石的力学性质和岩体 的破碎程度的综合因素，通常用Kv来评价：
岩石质量指标分级认为：
RQD > 90％
为优质；
75％ < RQD < 90％ 为良好；
50％ < RQD < 75％ 为好；
25％ < RQD < 50％ 为差；
RQD < 25％
为很差
● 围岩的自稳时间 ：隧道开挖后，围岩通常都有一段暂时 稳定的时间，不同的地质环境，自稳时间是不同的，劳费 (uffer)认为隧道围岩的自稳时间ts可用下式表示：
第II类：与地质构造有关的要素。其分类指标采用诸如 岩石的质量指标、地质因素平分法等，这些指标实质上是 对岩体完整性或结构状态的评价。这类指标在划分围岩的 级别中一般占有重要地位；
第Ⅲ类：与地下水有关的要素。
目前国内外围岩的分类方法，考虑上述三大基本要素， 按其性质主要分为如下几种： ⑴ 以岩石强度或岩石的物理指标为代表的分类方法： ① 按岩石强度为单一岩性指标的分级法 :具有代表性是我 国解放前或解放后初期的土石分类法，即把岩石分为坚石、 次坚石、松石及土；
5 隧道围岩分级与围岩压力
5.1 隧道围岩分级及其作用 5.2 围岩压力的确定 5.3 影响围岩稳定性的因素
● 围岩：隧道周围一定范围内，对其稳定性产生影响 的岩体；
● 围岩压力：是指隧道开挖后，围岩作用在隧道支护 上的压力，是隧道支撑或衬砌结构的主要荷载之一。 其性质、大小、方向以及发生和发展的规律，对正确 地进行隧道设计与施工有很重要的影响。
Kv
v岩体 v岩石
2
Kv
完整性
>0.75
完整
0.75～0.55 0.55～0.35 0.35～0.15 <0.15
较完整 破碎 较破碎 极破碎
● 岩石质量指标（RQD）：是综合反映岩体的强度和 岩体的破碎程度的指标。所谓岩石质量指标是指钻探 时岩心复原率，或称为岩芯采取率，即：
RQD（％） ＝ 10cm以上岩芯累计长度 × 100 单位钻孔长度
Q ＝（ RQD/ Jh）( Jr/Ja)( Jw / SRF)
RQD:岩石质量指标; Jh:节理组数目，岩体愈破碎，Jh取值愈大; Jr:节理粗糙度，节理愈光滑，Jr取值愈小; Ja:节理蚀变值，蚀变愈严重，Ja取值愈大， Jw:节理含水折减系数，节理渗水量愈大，水压愈高，Jw 取值愈小， SRF:应力折减系数，围岩初始应力愈高，SRF取值愈大
② 以岩石的物性指标为基础的分级方法：具有代表意 义的是我国工程界广泛采用的岩石坚固系数值分级法；
● 优点： 指标单一，使用方便； ● 缺点：不能全面反映岩体固有的性态。
⑵ 以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法：
① 这类分类法以泰沙基分类法为代表
这类分类法是在早期提出的，限于当时的条件，仅把 不同岩性、不同构造条件对围岩分类，这类分类法曾长 期被各国采用，至今仍有广泛的影响。
● 指标的选择
⑴ 首先选择对隧道围岩稳定性有重大影响的因素指 标；
⑵ 选择测试设备简单、人为因素小、科学性强的定 量指标；
⑶ 选择指标要有一定的综合性。
2、隧道围岩分级的方法
现行的许多围岩分类方法中，作为分类的基本要素大 致有三大类：
第I类：与岩性有关的要素。其分类指标是采用岩石 强度和变形性质等：如岩石的单轴抗压强度、变形模量或 弹性波速等。
② 以岩石质量为指标的分类方法——R.Q.D.方法
● 优点：考虑了多种因素的影响，但分级指标大体上是 半定量的。
● 缺点：分级的判断还带有一定的主观性。
⑷ 组合多种因素的分类方法
比较完善的是1974年挪威地质学家巴顿等人提出的 “岩体质量——Q”的分类方法。岩体质量值Q实质上 是岩块尺寸、抗剪强度和作用力复合指标，根据不同的 Q值，可将岩体进行分类。
② 以岩体综合物性为指标的分类法
60年代我国提出了以岩体综合物性指标为基础的“岩 体综合分类法”。
● 优点： 正确的考虑了地质构造特征、风化状况、地 下水情况等多因素对围岩的影响。
● 缺点：分级指标缺乏定量描述。
⑶ 以地质勘探手段相联系的分类方法： ① 按弹性波（纵波）速度的分类方法
围岩弹性波速度是判断岩性、岩体结构的综合指标，它 既可反映岩石软硬，又可表达岩体结构的破碎程度。 1970年前后，日本提出按围岩弹性波速度进行分类，我 国从1986年起，也开始将围岩弹性波（纵波）速度引入 我国围岩分类法中。
● 地质环境：隧道工程所赋存的地质环境的内涵很广， 包括地层特征、地下水状况、开挖隧道前就存在于地 层中的原始地应力状态、地温梯度等 。
5.1 隧道围岩分级及其应用
● 目前，隧道围岩分级是设计、施工的基础（工程类 比法就是建立在围岩分级的基础上的）。 ● 围岩分级的目的
① 作为选择施工方法的依据； ② 进行科学管理及正确评价经济效益； ③ 确定结构上的荷载（松散荷载）； ④ 给出衬砌结构的类型及其尺寸； ⑤ 制定劳动定额、材料消耗标准的基础等等；
ts=常数×L－(1＋a)
式中： L－ 隧道未支护地段的长度；a－ 视围岩情况在0～1之
间变化，好的岩体可取 a =0;极差的 a=1 劳费（uf分为： 稳定的、易掉块的、极易掉块的、 破碎的、很破碎的、有压力的、有很大压力的七级
● 复合指标是一种用两个或两个以上的岩性指标或综合岩 性指标所表示的复合性指标。具有代表性的复合指标分级， 是巴顿N.Barton 等人提出的岩体质量－Q指标，即：