隧道工程(学术前沿讲座)精品PPT课件
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Tunnel Engineering
3.1 明挖法
❖ 明挖法是先将隧道部位的岩(土)体全部挖除，然后 修建衬砌，再进行回填的施工方法。
❖ 明挖法具有施工简单、快捷、经济、安全的优点但 对周围环境的影响较大。
Tunnel Engineering
3.2 新奥法
Tunnel Engineering
3.2 新奥法（NATM工法）—概念
Tunnel Engineering
2. 隧道的支护结构(衬砌)
❖ 修建隧道时，首先按照使用要求在地层中开挖空 间（洞室），然后沿洞室周边修建永久性支护结 构——即衬砌（与岩、土层直接接触的结构）。
❖ 衬砌主要作用：承担岩、土层压力和防水。
Tunnel Engineering
3. 隧道主要施工方法
明挖法***
➢ 修建地铁隧道、城市公路隧道等，适用于土层中的隧
道。
新奥法（矿山法）*****
➢ 修建公路隧道、铁路隧道等，适用于岩层中的隧道。
掘进机法
➢ 修建公路隧道、铁路隧道等，适用于岩层中的隧道。
盾构法*****
➢ 修建城市地铁隧道等，适用于土层中的隧道。
沉管法
➢ 修建海底隧道、水工隧道等。
3.2 新奥法－隧道工作面开挖方法
❖ 隧道断面开挖的基本原则： 在保护围岩稳定或减少对围岩的扰动 的前提下，选择恰当的开挖方法，尽 可能提高掘进速度。
❖ 隧道断面开挖方法可分为：
➢ 全断面开挖法（Ⅰ～Ⅲ级围岩单线隧道） ➢ 台阶开挖法（Ⅲ～Ⅴ级围岩单线隧道） ➢ 分部开挖法（Ⅳ～Ⅵ级围岩多线隧道）
适用条件：Ⅴ～Ⅵ级围岩的双线隧道 优点：施工安全度较高、控制地层变形较好 缺点：施工进度较全断面法、台阶法慢，造价较高
核心土面积不应小于整个断面的50％
Tunnel Engineering
3.2 新奥法—隧道衬砌施工
开挖
锚杆和 喷射混凝土
初期支护
现浇 钢筋混凝土
二次支护
Tunnel Engineering
5
Ⅵ
Ⅵ
Ⅷ 7ⅩⅣ
9 ⅩⅣ Ⅹ
11
ⅩⅢ
Ⅻ
Tunnel Engineering
CD工法（中隔墙法）
Tunnel Engineering
CRD工法（交叉中隔墙法）
适用条件：Ⅳ～Ⅵ级围岩浅埋的双线隧道或多线隧道 优点：施工安全度较高、控制地层变形较好 缺点：施工进度较全断面法、台阶法和CD法慢，造价较高
3.2 新奥法（NATM工法）—概念
基本理念：
保护围岩，发挥围岩自承能力
结构形式：
复合式衬砌（初次＋防水＋二衬） 初次衬砌为锚喷支护结构 二次衬砌为现浇钢筋混凝土结构
工作重点：
施工过程中的监控量测
核心技术：
动态设计和信息化施工
基本原则：
少扰动、早锚喷、勤量测、紧封闭
Tunnel Engineering
隧道工程
1. 隧道
❖ 隧道修筑在岩体、土体或水底的，两端有出入口 的，供车辆、行人、水流及管线等通过的通道。 包括交通运输方面的铁路、公路、水（海）底隧 道和各种水工隧道等。
Tunnel Engineering
来自百度文库
1. 隧道（铁路隧道、公路隧道）
Tunnel Engineering
1. 隧道（隧道桥梁连接段、海底隧道）
3.2 新奥法－超前支护（管棚钻机）
Tunnel Engineering
3.2 新奥法－公路隧道路面施工
混凝土刚性路面
沥青柔性路面
Tunnel Engineering
3.2 新奥法—隧道衬砌施工
开挖
锚杆和 喷射混凝土
初期支护
现浇 钢筋混凝土
二次支护
Tunnel Engineering
3.2 新奥法—隧道衬砌施工
Tunnel Engineering
3.2 新奥法—隧道衬砌施工
Tunnel Engineering
3.2 新奥法－隧道仰拱衬砌
一般是指隧道二次衬砌下半部 分结构隧道底部分，通俗解释为向 上仰的拱。仰拱为一般由钢筋混凝 土结构。仰拱的作用：与二次衬砌 构成隧道整体。防水，增加结构稳 定性。
CD法、CRD法、双侧壁导坑法等
❖ 隧道断面大须选择分部开挖法。
全断面开挖法
台阶开挖法
Tunnel Engineering
CD工法（中隔墙法）
适用条件：Ⅳ～Ⅴ级围岩的浅埋双线隧道 优点：施工安全度较高、控制地层变形较好 缺点：施工进度较全断面法和台阶法慢，造价较高
Ⅱ Ⅱ
ⅩⅣ 1
Ⅳ ⅩⅣ 3 Ⅳ
❖ 岩层隧道的常规施工方法为新奥法（NATM工法， New Austrian Tunnelling Method 的简写）
➢ 以喷射混凝土和锚杆作为主要支护手段，通过监测控制 围岩的变形，便于充分发挥围岩自承能力的施工工法。
开挖
锚杆和 喷射混凝土
初期支护
现浇 钢筋混凝土
二次支护
Tunnel Engineering
Tunnel Engineering
3.2 新奥法－施工仰拱
Tunnel Engineering
3.2 新奥法－超前支护（管棚支护）
一般是沿隧道断面的一部分或全部， 以一定的间距环向布设，形成钢管棚护。
管棚超前支护是为了在特殊条件下安 全开挖，预先提供增强地层承载力的临时 支护方法。
Tunnel Engineering
Tunnel Engineering
3.2 新奥法－隧道钻眼爆破
Tunnel Engineering
3.2 新奥法－隧道钻眼爆破效果
Tunnel Engineering
3.2 新奥法－隧道凿岩台车
Tunnel Engineering
3.2 新奥法－隧道凿岩台车
Tunnel Engineering
3.2 新奥法—隧道支护结构
初期支护：锚杆和喷射混凝土
二次支护：现浇钢筋混凝土台车
Tunnel Engineering
3.2 新奥法—隧道开挖
❖ 隧道断面开挖方式：
➢ 人工（风镐） ➢ 钻眼爆破 ➢ 凿岩台车
❖ 隧道断面的开挖方法：
➢ 全断面法 ➢ 正台阶法 ➢ CD法（中隔墙法） ➢ CRD法（交叉中隔墙法） ➢ 双侧壁导坑法（眼镜工法） ➢ 预留核心土法
Tunnel Engineering
双侧壁导坑法（眼镜工法）
适用条件：Ⅳ～Ⅵ级围岩双线或多线隧道。一般用于大断面 隧道
优点：施工安全度较高、控制地层变形较好
缺点：施工进度较全断面法、台阶法慢，造价较高
Ⅵ
Ⅹ
1
Ⅱ
Ⅱ
Ⅹ 5
7 9 Ⅷ
Ⅵ
Ⅹ
3
Ⅳ
Ⅳ
Tunnel Engineering
环形开挖预留核心土法
3.1 明挖法
❖ 明挖法是先将隧道部位的岩(土)体全部挖除，然后 修建衬砌，再进行回填的施工方法。
❖ 明挖法具有施工简单、快捷、经济、安全的优点但 对周围环境的影响较大。
Tunnel Engineering
3.2 新奥法
Tunnel Engineering
3.2 新奥法（NATM工法）—概念
Tunnel Engineering
2. 隧道的支护结构(衬砌)
❖ 修建隧道时，首先按照使用要求在地层中开挖空 间（洞室），然后沿洞室周边修建永久性支护结 构——即衬砌（与岩、土层直接接触的结构）。
❖ 衬砌主要作用：承担岩、土层压力和防水。
Tunnel Engineering
3. 隧道主要施工方法
明挖法***
➢ 修建地铁隧道、城市公路隧道等，适用于土层中的隧
道。
新奥法（矿山法）*****
➢ 修建公路隧道、铁路隧道等，适用于岩层中的隧道。
掘进机法
➢ 修建公路隧道、铁路隧道等，适用于岩层中的隧道。
盾构法*****
➢ 修建城市地铁隧道等，适用于土层中的隧道。
沉管法
➢ 修建海底隧道、水工隧道等。
3.2 新奥法－隧道工作面开挖方法
❖ 隧道断面开挖的基本原则： 在保护围岩稳定或减少对围岩的扰动 的前提下，选择恰当的开挖方法，尽 可能提高掘进速度。
❖ 隧道断面开挖方法可分为：
➢ 全断面开挖法（Ⅰ～Ⅲ级围岩单线隧道） ➢ 台阶开挖法（Ⅲ～Ⅴ级围岩单线隧道） ➢ 分部开挖法（Ⅳ～Ⅵ级围岩多线隧道）
适用条件：Ⅴ～Ⅵ级围岩的双线隧道 优点：施工安全度较高、控制地层变形较好 缺点：施工进度较全断面法、台阶法慢，造价较高
核心土面积不应小于整个断面的50％
Tunnel Engineering
3.2 新奥法—隧道衬砌施工
开挖
锚杆和 喷射混凝土
初期支护
现浇 钢筋混凝土
二次支护
Tunnel Engineering
5
Ⅵ
Ⅵ
Ⅷ 7ⅩⅣ
9 ⅩⅣ Ⅹ
11
ⅩⅢ
Ⅻ
Tunnel Engineering
CD工法（中隔墙法）
Tunnel Engineering
CRD工法（交叉中隔墙法）
适用条件：Ⅳ～Ⅵ级围岩浅埋的双线隧道或多线隧道 优点：施工安全度较高、控制地层变形较好 缺点：施工进度较全断面法、台阶法和CD法慢，造价较高
3.2 新奥法（NATM工法）—概念
基本理念：
保护围岩，发挥围岩自承能力
结构形式：
复合式衬砌（初次＋防水＋二衬） 初次衬砌为锚喷支护结构 二次衬砌为现浇钢筋混凝土结构
工作重点：
施工过程中的监控量测
核心技术：
动态设计和信息化施工
基本原则：
少扰动、早锚喷、勤量测、紧封闭
Tunnel Engineering
隧道工程
1. 隧道
❖ 隧道修筑在岩体、土体或水底的，两端有出入口 的，供车辆、行人、水流及管线等通过的通道。 包括交通运输方面的铁路、公路、水（海）底隧 道和各种水工隧道等。
Tunnel Engineering
来自百度文库
1. 隧道（铁路隧道、公路隧道）
Tunnel Engineering
1. 隧道（隧道桥梁连接段、海底隧道）
3.2 新奥法－超前支护（管棚钻机）
Tunnel Engineering
3.2 新奥法－公路隧道路面施工
混凝土刚性路面
沥青柔性路面
Tunnel Engineering
3.2 新奥法—隧道衬砌施工
开挖
锚杆和 喷射混凝土
初期支护
现浇 钢筋混凝土
二次支护
Tunnel Engineering
3.2 新奥法—隧道衬砌施工
Tunnel Engineering
3.2 新奥法—隧道衬砌施工
Tunnel Engineering
3.2 新奥法－隧道仰拱衬砌
一般是指隧道二次衬砌下半部 分结构隧道底部分，通俗解释为向 上仰的拱。仰拱为一般由钢筋混凝 土结构。仰拱的作用：与二次衬砌 构成隧道整体。防水，增加结构稳 定性。
CD法、CRD法、双侧壁导坑法等
❖ 隧道断面大须选择分部开挖法。
全断面开挖法
台阶开挖法
Tunnel Engineering
CD工法（中隔墙法）
适用条件：Ⅳ～Ⅴ级围岩的浅埋双线隧道 优点：施工安全度较高、控制地层变形较好 缺点：施工进度较全断面法和台阶法慢，造价较高
Ⅱ Ⅱ
ⅩⅣ 1
Ⅳ ⅩⅣ 3 Ⅳ
❖ 岩层隧道的常规施工方法为新奥法（NATM工法， New Austrian Tunnelling Method 的简写）
➢ 以喷射混凝土和锚杆作为主要支护手段，通过监测控制 围岩的变形，便于充分发挥围岩自承能力的施工工法。
开挖
锚杆和 喷射混凝土
初期支护
现浇 钢筋混凝土
二次支护
Tunnel Engineering
Tunnel Engineering
3.2 新奥法－施工仰拱
Tunnel Engineering
3.2 新奥法－超前支护（管棚支护）
一般是沿隧道断面的一部分或全部， 以一定的间距环向布设，形成钢管棚护。
管棚超前支护是为了在特殊条件下安 全开挖，预先提供增强地层承载力的临时 支护方法。
Tunnel Engineering
Tunnel Engineering
3.2 新奥法－隧道钻眼爆破
Tunnel Engineering
3.2 新奥法－隧道钻眼爆破效果
Tunnel Engineering
3.2 新奥法－隧道凿岩台车
Tunnel Engineering
3.2 新奥法－隧道凿岩台车
Tunnel Engineering
3.2 新奥法—隧道支护结构
初期支护：锚杆和喷射混凝土
二次支护：现浇钢筋混凝土台车
Tunnel Engineering
3.2 新奥法—隧道开挖
❖ 隧道断面开挖方式：
➢ 人工（风镐） ➢ 钻眼爆破 ➢ 凿岩台车
❖ 隧道断面的开挖方法：
➢ 全断面法 ➢ 正台阶法 ➢ CD法（中隔墙法） ➢ CRD法（交叉中隔墙法） ➢ 双侧壁导坑法（眼镜工法） ➢ 预留核心土法
Tunnel Engineering
双侧壁导坑法（眼镜工法）
适用条件：Ⅳ～Ⅵ级围岩双线或多线隧道。一般用于大断面 隧道
优点：施工安全度较高、控制地层变形较好
缺点：施工进度较全断面法、台阶法慢，造价较高
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Ⅱ
Ⅱ
Ⅹ 5
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Ⅵ
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Ⅳ
Tunnel Engineering
环形开挖预留核心土法