隧道工程-新奥法施工技术方案
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。
隧道新奥法施工 新奥法施工技术
新奥法施工技术
新奥法施工技术
五、新奥法施工
3、分部开挖法
分部开挖法包括环形开 挖预留核心土法、侧壁导坑 法、中洞法、中隔壁法等。
1)环形开挖留核心土法 环形开挖留核心土法常
用于Ⅵ级围岩单线和V-Ⅵ级 围岩双线隧道掘进。
①
③
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
②
②
①
③ ②
环形开挖留核心土法示意图
新奥法施工技术
新奥法施工技术
五、新奥法施工
短台阶法可缩短支护闭合时间,改 善初期支护的受力条件,有利于控制围 岩变形。缺点是上部出渣对下部断面施 工干扰较大,不能全部平行作业。
1
1
2
2
L
>(1~1.5)L
短台阶法示意图
新奥法施工技术
五、新奥法施工 3)超短台阶法
新奥法施工技术
1 1
2
2
L
3~5m
超短台阶法示意图
适用于Ⅴ-Ⅵ级围岩,一般为3-5m的台阶长度。 超短台阶法上下断面相距较近,机械设备集中,作业时相互干扰 大,生产效率低,施工速度慢。
新奥法施工技术
新奥法施工技术
五、新奥法施工
1、全断面开挖法
➢ 适用条件 (1)I-Ⅲ级围岩,在用于Ⅲ级围岩时,围岩应具备从全断面开挖到
初期支护前这段时间内,保持其自身稳定的条件。 (2)有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备。 (3)隧道长度或施工区段长度不宜太短,根据经验一般不应小于
1km,否则采用大型机械化施工,其经济性较差。
新奥法施工技术
新奥法施工技术
新奥法施工技术
一、新奥法的优点
(1)经济、快速
若以面积A为100m2,设计衬砌量B和超挖
新奥法施工原理及方法
湿喷
将原材料湿拌均匀后装入喷射机,用液态的速凝剂借压缩空气通过另设的管道喷 出,在喷枪后部与湿料混合。为了减轻操作喷枪的劳动强度和改善工作条件, 已有用于大、中、小断面的各种类型喷射混凝土机械手。
(六)二次数,开挖后及时采用柔性支护,在尽量控 制围岩变形、积极发挥围岩自承能力的同时,依靠 现场量测来指导隧道的设计和施工。
传统矿山法把围岩看做荷载的来源,其围岩 压力全部由支护结构承担,围岩被视作松散 结构,无自承能力。采用大量的钢木支撑, 采用刚度较大的单层衬砌。
原则: 希望初期支护尽快闭合。 围岩不好时,应以条件⑴为主; 围岩较好时,应以条件⑵为主。
4. 施工工序
⑴ 长台阶法 台阶长度L≥5B,B为洞室的宽度。
甚至可以上台阶先贯通,即为“半断面法”。 特点:进度快,仅次于全断面法。 适用于:Ⅲ~Ⅰ级围岩。
(2) 短台阶法 台阶缩短: (1~1.5)B≤ L<5B, 特点: ① 支护闭合时间加快,围岩稳定性增加; ② 台阶缩短加大了对下台阶施工的干扰。 适用于:Ⅴ、Ⅳ级围岩
超挖
侧卸式装载机
挖掘机&自卸车
出渣是隧道作业的基本作业之一。出渣作业能力的强 弱,决定了它在整个作业循环中所占时间的长短(一般 在40%~60%),因此,出渣运输作业能力的强弱在 很大程度上影响施工速度。
在选择出渣方式时,应对隧道或开挖坑道断面的大小、 围岩的地质条件、一次开挖量、机械配套能力、经济性 及工期要求等相关因素综合考虑。
台阶法
1. 特点 将断面从上至下分成2个或3个台阶开挖; 随着台阶长度的调整,它几乎可以用于所有的地层,
因而是在现场使用的主导方法。 2.种类 长台阶法 短台阶法 超短台阶法
3. 选择台阶长度的条件 (1) 初期支护闭合环的时间要求
隧道新奥法整体施工方案
隧道新奥法整体施工方案×××隧道采用“新奥法”施工。
施工时严格遵守新奥法施工原理,及时施做初期支护,加强监测,并根据监测结果及时调整支护参数和衬砌施做时间。
1.×××隧道较长,是本标段的重点控制工程。
隧道施工采用从进、出口方向同时相向掘进。
隧道出碴均采用无轨运输。
2.×××隧道左右幅进口端每个作业面施工主要设备配备为:全自动液压钻孔台车(一台)→CAT侧翻装载机(一台)→25t自卸汽车(五台)→TK-961湿喷机(一台)→液压整体衬砌台车(一台)→HB30混凝土输送泵(一台)→轮胎式混凝土运输车(两台)→混凝土拌合站机械化作业线。
3.×××隧道左右幅出口端每个作业面施工主要设备配备为:钻孔台车(一台)→CAT侧翻装载机(一台)→25t自卸汽车(五台)→TK-961湿喷机(一台)→液压整体衬砌台车(一台)→HB30混凝土输送泵(一台)→轮胎式混凝土运输车(两台)→混凝土拌合站机械化作业线。
4.×××隧道采用光面爆破开挖,喷锚初期支护,液压模板台车全断面整体衬砌。
出碴采用无轨运输,侧翻装载机装碴,25t自卸汽车运碴。
(1)Ⅰ、Ⅱ类围岩采用环形开挖法,Ⅲ类围岩采用正台阶法施工,Ⅳ、Ⅴ类围岩全断面法施工。
(2)Ⅰ类围岩施工时先做好管棚超前支护,并注浆加强地层,开挖后及时架立钢支撑,尽早成环,防止岩体坍塌,施工中遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的原则;(3)Ⅱ类围岩地段施工时先打小导管超前支护,并注浆加强地层,开挖后及时架立钢支撑,尽早成环,防止岩体坍塌,施工中遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的原则;(4)Ⅲ类围岩上下断面开挖时,均要立即做好喷锚初期支护,设系统锚杆,拱墙格栅;(5)Ⅳ类围岩设系统锚杆;(6)Ⅴ类围岩设局部锚杆。
隧道新奥法施工方案
隧道新奥法施工方案1.概述为了确保隧道新奥法施工的质量并符合环保及职业健康安全等要求,编制本方案2.适用范围适用于承建采用“新奥法”施工的隧道工程。
3.参照文件1)《施工承包合同书》2)**高速公路**合同段《隧道施工图设计文件》3)《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)4)《公路工程施工安全技术规程》(JTJ076-95)5)《公路隧道施工技术规范》 (JTJ042-94)6)《公路工程质量检验评定标准》 (JTJ071-98)7)《公路隧道设计规范》(JTJ026-90)8)《中华人民共和国环境保护法》1989.12.269)《中华人民共和国安全生产法》2002.11.110)《总体施工组织设计》4.职责和权限4.1.现场主管技术人员负责施工作业的技术、环保和职业健康安全交底以及现场管理工作。
4.2.质量工程师负责该项目的质量管理工作。
4.3.安全员负责该项目的环境保护及职业健康安全监督管理工作。
4.4.现场作业人员认真负责该项目的施工作业,遵守操作规程,对不符合质量、环保及危及生命安全的违章安排有权拒绝作业。
5.围岩分类及主要施工方法5.1.围岩分类根据围岩主要工程地质条件和岩石质量指标、岩体弹性波纵波速度及岩体完整性系数可将围岩分为I、II、III、IV、V和VI共六种类别,各类围岩类别的主要工程地质特征和各项指标分别见表1、表2。
表1围岩类别测试参数指标VI V VI III II I RQD(%)>95 85~95 75~85 50~75 25~50 <25 VP(km/s)>4.5 3.5~4.5 2.5~4.0 1.5~3.0 1.0~2.0 <1.0I 0.8~1.0 0.6~0.8 0.4~0.6 0.2~0.4 <0.2表2类别围岩主要工程地质条件主要工程地质条件结构特征和完整状态VI 硬质岩石(Rb>60Mpa),受地质构造影响轻微,节理不发育,无软弱面(或夹层);,层间结合良好。
【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。
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;
新奥法隧道施工技术
me ho t d ,s h a l l o w t u n n e l i n g me t h o d , a n d S O o n . I 1 I l i s p a p e r i n t r o d u c e d t h e Ne w Au s t i r a n T u n n e l i n g Me t h o d i n t u n n e l c o n s t r u c t i o n c o mb i n e d
一
十年代初得 到迅速 发展。 新奥 法几 乎成为在软 弱破碎 围岩 过在外 壳( 必要 时也在 内壳 ) 上设置软 管及足够 的密封排 地段修筑 隧道的一种基 本方法。 水装置来 实现。 ⑩ 对 整体 结构系统 的稳定性、 安全 度评价
1 新奥法技术 的原理 和 设计 结 构 需要 加 强 的必 要性 以 及 设计 结 构 刚度 的大 ① 围岩是 隧道结构 的主要承 载部 分。② 为使围岩 在 小 ,均 根 据 建 造 过 程 中 的应 力 及 变 形 状 态 的 测 量 结 构 来
开 挖 卸 载 后 不 失 去 原 有 的 强 度 ,应 在 开 挖 后 对 围 岩 进 行 确定。⑩ 为了提高衬 砌的强度 , 一般不增加其厚度 而增加 加 固。③ 隧道围岩支护过程 中 , 一方面允许 围岩 有一定 的 钢 筋 含 量 ( 即钢拱 ) : 增 大 整 个 结 构 的 刚 度 可 通 过 增 加 锚 位移 , 从而 产生 受力 区 : 另 一 方面 , 又 必须 限 制 囤 岩 位 移 杆 的根 数或长度 以形成 围岩 受力环 区来实现。
中图分类号 : U 4 5 O 引 言
文献标识 码 : A
文章编号 : 1 0 0 6 — 4 3 1 1 ( 2 0 1 3) 0 5 - 0 1 0 8 — 0 3
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。
隧道工程新奥法施工方法种详解
隧道工程新奥法施工方法种详解隧道工程是指为了穿越山体或水体等自然障碍物而进行的地下通道工程。
随着城市化进程的加速和交通运输的日益发达,隧道工程在现代社会中扮演着重要角色。
为了提高隧道施工的效率和质量,满足日益复杂的工程要求,新奥法施工方法应运而生。
一、盾构法盾构法是一种应用于城市地下管道工程和隧道的先进技术。
它通过一个推进力源推动盾构机进行推进,同时顺利地完成地下工程的施工。
盾构法的主要特点包括:施工速度快、安全可靠、对环境污染小等。
盾构法的施工过程主要包括以下几个步骤:准备工作、注浆加固、主体施工、地层处理等。
二、爆破法爆破法是隧道施工中常用的一种方法。
它利用爆炸的力量破坏地质层,从而达到开凿隧道的目的。
爆破法的施工流程一般包括以下几个步骤:采样和测试、钻孔排爆、起爆和清理、支护、拆除等。
爆破法的施工速度快,适用于一些地质条件较好的地区,但由于爆炸会产生噪音、震动和空气污染等问题,所以在城市区域一般较少采用。
三、全断面法全断面法是指在施工过程中将整个隧道的断面完全打通,然后再进行支护和衬砌。
全断面法具有施工速度快、质量好等优点,适用于稳定的地层和较大的断面。
全断面法的施工过程一般包括以下几个步骤:预制断面、准备工作、整体挖掘、合拢、洞口预支等。
四、机械化施工法机械化施工法是指利用机械设备进行隧道工程的施工。
这种方法可以大大提高施工效率和质量,减少人力资源的使用。
机械化施工法主要包括:挖掘机开挖法、推土机填挖法、掘进机掘进法等。
机械化施工法的施工过程一般包括以下几个步骤:设备准备、施工前的准备工作、主体施工、支护等。
五、隧道涂层法隧道涂层法是为了提高隧道的使用寿命和安全性而采用的一种施工方法。
它通过在隧道壁面涂刷一层保护材料来防止水分的渗透。
隧道工程新奥法施工方法(6种)详解
隧道施工6种方法——隧道开挖及出碴运输作者:北雪编辑来源: 中国铁路网更新时间:2009-10-19(一) 全断面法1 施工工艺全断面开挖法是按设计断面将隧道一次开挖成型,再施作做衬砌的施工方法。
其施工流程可参照图1。
图1 全断面法开挖施工流程图2 施工要点(1)施工时应配备钻孔台车或台架及高效率装运机械设备,以尽量缩短循环时间,各道工序应尽可能平行交叉作业,提高施工进度;(2)使用钻孔台车宜采用深孔钻爆,以提高开挖进尺;(3)初期支护应严格按照设计及时施做。
(4)为控制超欠挖,提高爆破效果,有条件时可采用导洞超前的方法进行全断面开挖。
(二)台阶法1 施工工艺台阶开挖法是将隧道设计断面分两次或三次开挖,其中上台阶超前一定距离后,上下台阶同时并进的施工方法。
其施工流程可参照图2、3。
图2 台阶法开挖断面示意图图3 台阶法开挖施工流程图2 施工要点:(1)根据围岩条件,合理确定台阶长度,一般应不超过1倍洞径,以确保开挖、支护质量及施工安全;(2)台阶高度应根据地质情况、隧道断面大小和施工机械设备情况确定。
(3)上台阶施作钢架时,应采用扩大拱脚或施作锁脚锚杆等措施,控制围岩和初期支护变形;(4)下台阶应在上台阶喷射混凝土达到设计强度70%以上时开挖。
当岩体不稳定时,应采用缩短进尺,必要时上下台阶可分左、右两部错开开挖,并及时施做初期支护和仰拱。
(5)施工中应解决好上下台阶的施工干扰问题,下部施工应减少对上部围岩、支护的扰动。
(6)上台阶开挖超前一个循环后,上下台阶可同时开挖。
(三)环形开挖预留核心土法1 施工工艺:环形开挖预留核心土法是在上部断面以弧形导坑领先,其次开挖下半部两侧,再开挖中部核心土的方法,其施工流程可参照图4、5。
2 施工要点:(1)环形开挖每循环长度宜为0.5~1m;(2)开挖后应及时施作喷锚支护、安装钢架支撑或格栅支撑,每两榀钢架之间应采用钢筋连接,并应加锁脚锚杆,全断面初期支护完成距拱部开挖面不宜超过30m;(3)预留核心土面积的大小应满足开挖面稳定的要求;(4)当地质条件差,围岩自稳时间较短时,开挖前应在拱部设计开挖轮廓线以外,进行超前支护;(5)上部弧形,左、右侧墙部,中部核心土开挖各错开3~5m进行平行作业。
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。
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隧道工程新奥法施工技术方案一、新奥法介绍20世纪60年代由于岩石锚杆、喷射混凝土机械和岩石力学方面技术的进展,人们对开挖隧道过程中所出现的围岩变形、松弛、崩塌等现象有了深入的认识。
1963年奥地利学者L。
腊布兹维奇教授命名的“新奥地利隧道施工法”(NATM)正式出台,它是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段,以锚杆、喷射混凝土为主要的支护方法,理论量测和经验相结合的一种施工方法,同时也是一系列指导隧道设计和施工的原则。
新奥法的基本原则可简要的概括为“少扰动、早喷锚、勤量测、早封闭”,我国的隧道工作者将其总结为“光面爆破, 喷锚支护、监控量测”三要素。
二、某隧道的新奥法施工某隧道根据设计图纸和现场调查,隧道所处围岩是Ⅲ类围岩,属于浅埋和偏压隧道,自承能力较差。
施工时根据不同的围岩结构,分别采用或综合使用超前锚杆预加固、喷锚体系及格栅式钢构架作为初期支护方案。
开挖采用短台阶光面爆破法;弃碴采用人工配合装载机或机动翻斗车清理,即时施工临时支护体系。
洞门施工先期进行,并与不少于5m的洞内二次衬砌同时施工以保证结构的连续性和稳定性,避免影响洞内施工;仰拱和铺底分段进行,与二次衬砌及时闭合;防水层在初期支护完毕二次衬砌之前施工;避车洞、排水沟、电气化接触网支架、洞口挡墙等最后施工并抓好隧桥、隧路的施工关系,避免相互干扰,确保工期。
2.1钻爆开挖作业线根据围岩性质及施工设备选取正台阶开挖法(台阶长度小于5倍但大于1~1.5倍洞跨),上下断面采用平行作业,上台阶开挖要留取核心土。
该法因为可缩短支护结构的受力条件,有利于控制隧道收敛速度和量值,适用范围很广。
钻爆开挖工序流程图见下页为减少隧道施工所引起的对围岩和山体稳定,施工中贯彻“早进(洞)、晚出(洞)、少刷少挖”的思想。
隧道进洞前首先清理坡面危岩,用砂浆锚杆对仰坡进行加固,然后用超前小导管对洞口进行预加固。
白家河Ⅱ号隧道进口仰坡加固时先清除仰坡危石,拆除洞顶水渠,在洞顶20m×40m(高×宽)范围内的采用喷锚挂网联合防护方案:超前锚杆采用ZW—II型全长粘接型早强砂浆锚杆(Φ22),长3-5m,间距1.2m×1.2m,表面挂网Φ6×Φ8,网格间距20cm×20cm,喷砼厚10cm。
进口洞口土石方采用明挖法进行,自上而下逐段开挖,分层高度2m,纵向按设计长度5m一次成型,挖掘机作业,挖不动的岩石地段采用弱爆破进行开挖,装载机装碴、出碴。
隧道出口土石方采用人工利用风镐配合光面爆破短台阶法开挖,上台阶长取洞跨的2~4倍。
弃碴利用装载机配合自卸汽车装运。
在对隧道洞口土石方施工完毕后,洞口边坡由人工按设计坡度进行刷坡,刷坡后,喷射10cm砼以稳定边坡,防止坍塌。
由现场实际观察,白家河Ⅱ号隧道出口仰坡较陡,曾是山民的采石场,弃用后形成的高大边仰坡。
左侧坡脚为堆积虚碴,隧道中线右侧为山体,需刷出设计坡度。
仰坡顶部左右两侧均有可耕地,覆盖1~3米黄土层,经流水冲刷,不易稳定。
仰坡坡脚下为乡村公路,公路外侧为渭河,河中水边3m处是白家河渭河大桥1#墩。
根据设计采用喷锚加固,加固范围为14m×28m(高×宽),采用Φ28砂浆锚杆,长8~15m,间距1.5m×1.5m,表面挂A3φ6钢筋网,网格间距25cm ×25cm,喷200号混凝土,厚10cm。
白家河Ⅱ号隧道进口段(DK1413+794~+801),属Ⅱ类浅埋段,进洞必须采用辅助施工措施,加固后方可进行开挖。
白家河Ⅱ号隧道进口5米段处于Ⅱ类围岩段,采用格栅钢架3榀/2m,拱部纵向连接筋间距0.5m,拱部挂网,喷10cm厚砼,拱部增加Φ42超前小导管,环向间距40cm,纵向间距2.4m的联合支护方案。
小导管超前注浆加固施工工艺a小导管设计参数规格:外径Φ42,壁厚3.5mm,长3.6m的无缝钢管环向间距:40cm纵向间距:2.4m倾角:70搭接长度:大于1mb钢管加工将小导管端部加工成尖锥形,尾部焊上Φ6钢筋加固箍,管壁四周钻Φ10mm压浆孔,尾部留1m不设压浆孔。
c施工步骤(1)、打管:对洞面按设计尺寸放线,画出拱部外开挖轮廓线,沿外轮廓线人工用风枪钻眼,辅以锤击安设小导管到位,首批小导管外露0.5米与明洞或洞门连成一体。
(2)、注浆加固:第一排小导管施作完成后即可进行注浆,注浆前喷砼封闭工作面,先行单液注浆,单液注浆以水泥为主,添加5%的水玻璃(重量比),经过现场实验,如可行性差,达不到固结围岩的目的,则改为双液注浆。
双液注浆参数:水泥与水玻璃的体积比取1:1.5水泥浆的水灰比取1:1水玻璃浓度35波美度,模数2.4施工中通过现场实验,根据实验效果进一步确定合适的注浆参数。
注浆设备选用BW—250/50的水泥浆,浆液由水泥砂浆拌合机和TBW50/15混浆泵拌制,注浆压力0.5~1.0MPa,为充分发挥机械效能,加快注浆进度,在小导管前制作安设分浆器,一次可注入3~5根导管。
爆破时,采用超短台阶法进行开挖,密钻眼,少装药,采用微震控制。
(3)、开挖及支护:注浆固结完成后,即可进行开挖,不用爆破时,人工用风镐开挖,拱部采用留核心土法开挖,作业程序见下图。
需爆破,每循环进尺0.8~1.0米,台阶长度1~3米。
每部开挖后及时喷5cm砼封闭岩面,设立钢支架、打锚杆、挂网、二次喷砼、闭合仰拱,形成闭合环形受力结构。
当拱部掘进2米后,施作第二道超前小导管,以后每掘进2.5米,施作第一排小导管,前后两排小导管搭接长度1.1米。
超前小导管的尾部焊接在钢架上,与钢架连成整体。
(4)、施工要点:小导管要在开挖轮廓线上按设计位置和角度打入。
画出草图,对孔位进行编号、钻孔、打管、注浆过程中认真填写施工记录和质量检测记录。
注浆前严格检查机具、管路及接头处的牢靠程度,以防压力爆破伤人。
单液注水泥浆压力突然升高,可能发生管堵,应停机检查。
双液注浆时压力突然升高,则关停水玻璃泵,进行单液注浆或清水,待泵正常时进行双液注浆。
注浆施工一般按单管达到设计注浆量作为注浆结束标准,当注浆压力达到设计终压不小于20分钟,进浆量仍达不到注浆终量时,亦可结束注浆。
开挖过程中,要随时观察注浆效果,分析量测数据,发现问题后必须停工处理。
隧道的开挖采用钻孔爆破法。
使用凿岩台车进行直眼掏槽(设备机具允许的话,优先采用斜眼掏槽)。
采用光面爆破技术,推行“浅眼、密眼、少装药”的爆破思想,采用非电毫秒雷管不对称起爆网络起爆。
隧道施工中采用光面爆破技术对围岩扰动轻微,大大减少了超欠挖量,节约了大量的混凝土和回填片石,减轻了应力集中,避免局部坍塌,促进了施工安全,并为喷锚支护创造了条件。
为获得良好的光面爆破效果,可采取以下措施:(1)适当加密周边眼,E=(8~18)d E为孔距,d为炮眼直径。
(2)合理确定光面爆破层的厚度,光面爆破层厚度就是周边眼的最小抵抗线,一般取50~90cm。
(3)合理用药,要求炸药要有较高的破岩能力,又要减轻爆破对围岩的扰动,宜采用低猛度、低炮速、低爆性能好的炸药。
(4)采用下直径药卷不偶合装药结构,光面爆破的不偶合系数最好大于2。
(5)保证光面爆破眼同时起爆,使用即发雷管与导爆索起爆是最好的方法,同段毫秒雷管次之。
(6)要为周边眼光面爆破创造临空面,可以在开挖程序和起爆顺序上保证。
光面爆破成缝试验方法⑴.试验目的确定周边眼的装药量、装药结构、堵塞长度和炮眼间距等。
⑵.试验步骤(一)核对隧道地质情况。
(二)选择与隧道实际地质条件相似的洞内或露天试验厂。
(三)按施工要求确定炮眼深度。
(四)单孔爆破成缝试验。
单孔爆破成缝试验前,参照有关规范初选单孔装药量、装药集中度及装药结构等参数。
单孔试验时,通过调整药量、装药结构、堵塞长度等,直到爆破后孔口只出现裂缝不产生爆破漏斗为止。
此时装药深度即为实际的临界深度(装药重心至孔口距离)。
⑶.光面爆破试验根据排孔爆破得出的炮眼间距E,参照光面爆破参数表中的相对距离E/W,定出不同的抵抗线W,进行试验,得出最小抵抗线W值。
根据以上试验得出的E、W、q、E/W各值,在洞内进行爆破,再次调整各值,得出最佳参数供实际使用。
2.2装运作业线提倡有轨运输无轨装碴的施工方案,代替过去的无轨运输,使用反铲装碴机,装载设备尽可能在原地工作,减少对隧道(尤其隧底)的扰动,提倡铺底超前的施工保护地层防止翻浆冒泥,也有利于少超挖,节约工程投资。
白家河II#隧道根据较短又为单线的特点采用Z4H-3回转式轮胎装载机装碴,发挥其行走快、机动灵活的特点进行作业。
3.3喷锚支护(初期支护)作业线喷锚支护是新奥法重要组成部分,它的理论原理是喷锚支护能及时支护和加固围岩,与围岩密贴并封闭岩体的张性裂隙和节理,加固围岩结构面,有效地发挥和利用岩块间的镶嵌咬合和自锁作用,从而提高岩体自身的强度、自承能力和整体性。
由于喷锚支护结构柔性好,它能同围岩共同变形,构成共同工作的承载体系。
承担了隧道衬砌施工前全部的围岩压力。
在变形过程中,它能调整围岩变形的发展,避免岩体坍塌的发生,防止应力集中和过大的松散压力出现。
喷锚支护结构不再把围岩仅视作荷载,同时还把它视为承载结构的重要组成部分。
喷锚支护的使用也是有一定条件的,在围岩的自承能力差、有涌水和大面积淋水处、地层松软处就很难成型,锚杆尤其在淤泥软弱土层中几乎不起任何作用。
白家河II#隧道均采用喷锚施工支护,III类围岩均设1榀/m钢格栅加强支护,喷射混凝土采用初喷+复喷的湿喷混凝土新方法。
初喷+复喷的喷射混凝土的方法的好处是及时封闭工作面,及时与围岩形成承载环,防止围岩的变形发展,为下一步的锚杆施工创造一个安全的工作环境。
湿喷混凝土具有回弹小、抗渗好的特点,适合于基岩裂隙水少、无大范围的涌泥和涌水地层。
首喷混凝土应紧跟开挖面及时施作,首喷3~5cm混凝土,在表层形成一保护层,再施作锚杆和挂网。
当设计有格栅时应装好格栅,进行二次喷射。
在喷射结束后4h内不得进行爆破作业。
喷射混凝土机具配备⑴.强制式搅拌机:计量设备应精确,正式使用前须试拌,试拌成功后方可使用。
⑵.喷射设备:采用P2-5(B)型喷机⑶.供风设备:21.5m3/min压风机供风⑷.供水设备:在隧道入口管路上设置增压水泵喷射混凝土材料:水泥:普通425#砂子: Ux≥2.5 中粗砂含水率 5~7%石子: 10~15mm 级配合理外加剂:速凝剂喷射顺序先墙后拱,自下而上。
岩面凹凸不平处,应先喷凹处找平。
喷射时分段分片进行,每片均自下部起水平方向横扫移动往返喷射,然后上移喷射,每段长度不大于6m。
洞口段一次喷射厚度不少于10cm,洞内喷射厚度根据要求喷射3~5cm,厚度要均匀有光泽。
喷射应垂直进行,喷嘴到喷面0.6~1.0m。
喷射混凝土终凝2h后要喷水养护不少于7d。