地下结构设计5：新奥法隧道支护结构设计
新奥法隧道施工监控量测技术综合讲解隧道新奥法设计及施工监控量测
2、监控量测的目的与要求
量测的目的为: ⑴掌握围岩动态和支护结 构的工作状态,利用量测结果修改设计,
指导施工. ⑵预见事故和险情,以便及时采取措施,防患于未然. ⑶积累资料,为以后的新奥法设计提供类比依据. ⑷为确定隧道安全提供可靠的信息. ⑸量测数据经分析处理与必要的计算和判断后,进行预测和反馈,
连拱必测项目测点断面布置图
测桩
测线1 测线2 路面
测线1 测线2 路面
测桩
新奥法隧道施工监控量测技术综合讲解 隧道新奥法设计及施工监控量测
连拱必测项目测点断面布置图
新奥法隧道施工监控量测技术综合讲解 隧道新奥法设计及施工监控量测
不要焊接在钢拱架上
新奥法隧道施工监控量测技术综合讲解 隧道新奥法设计及施工监控量测
新奥法隧道施工监控量测技术综合讲解 隧道新奥法设计及施工监控量测
5.3必测量测项目所需设备
➢ 5.3必测量测项目 ➢ 5.3.1 测试仪器及设备： ➢ 精密水准仪、塔尺、钢圈尺 ➢ （测地表沉降、拱顶下沉）； ➢ 周边收敛仪（测周边收敛）。
新奥法隧道施工监控量测技术综合讲解 隧道新奥法设计及施工监控量测
5.4隧道现场监控量测要求内容表
新奥法隧道施工监控量测技术综合讲解 隧道新奥法设计及施工监控量测
5.5地质、支护状态观察
该项目包括对掌子面观察和支护结构的支护效果观察。掌子面 工程地质和水文地质情况观察包括岩石的名称、岩层产状、断 层、层理、节理等结构面的分布、走向、产状。每茬炮后需要 观测一次。支护状态观察包括初期支护状态和已成峒支护效果 观察。如喷射砼开裂部位、宽度长度及深度。二次衬砌的整体 性、防水效果等，每天观察一次。洞内状态观察是可靠性很高 且最直接的判断资料。对洞外边仰坡稳定和地表渗透观察按要 求进行描述；做好相关的观察记录。观察使用地质罗盘、地质 锤、钢卷尺、放大镜、秒表、手电、照相机或摄像机等。
隧道工程新奥法和新意法
2.2 围岩与支护结构平衡状态的建立
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目录
1 新奥法的基本概率 2 隧道施工过程的力学分析 3 新意法的基本理论 4 新意法设计施工的主要程序 5 新奥法和新意法的对比
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3 新意法的基本理论 本节主要内容： ➢新意法的基本原理 ➢新意法的基本术语 ➢地层变形反应的三个阶段
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3 新意法的基本理论
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1.3 新奥法原理的要点
7.进行有效的监控量测
在施工过程中，对隧道周边进行位移收敛量测是必不可
少的一个重要环节，以此作为合理选择支护结构的形式与尺 寸和指导下一阶段施工的依据。
8.通过“排堵措施”解决衬砌渗水
对外层衬砌周围岩体的渗水，要通过足够的“排堵措施” 予以解决，如在两层衬砌之间设置中间防成柔性的
以便与围岩紧密接触，共同变形和共同承载。因此，初 期支护大多采用喷射混凝土、锚杆和钢筋网的联合支护形式。 这种衬砌在力学上被视为易变形的壳体结构；
6.要尽可能使结构做得圆顺
隧道的几何形状必须满足在静力学上作为圆筒结构的计 算条件,因此,要尽可能使结构做得园顺(如做成圆形或椭圆 形的)，不产生突出的拐角，以避免产生应力集中现象。同 时,尽早时结构闭合(封底)，以形成承载环；
2 地层变形反应的控制方式不同
新奥法采用锚杆、喷射混凝土、钢拱架、施作仰拱等手段， 仅对掌子面后方的隧道施加约束；
新意法不仅要求隧道的支护措施要与掌子面保持适当距离， 不能落后掌子面太远，以对隧道提供连续的约束作用，而且要 求对超前核心土采取适当的防护和加固措施，提高其强度和变 形特性，以对隧道提供超前约束作用。对掌子面及掌子面前方 地层的变形反应进行分析，如图所示：
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2.1 围岩稳定性判据
隧道施工工艺——新奥法
隧道施工工艺——新奥法概括缩称NATM。
应用岩体力学的理论，通过对隧道围岩变形的量测、监控，采用新型的支护结构，尽量利用围岩自承能力指导隧道设计和施工的方法。
其特点是在开挖面附近及时施作密贴于围岩的薄层柔性喷射混凝土和锚杆支护，以便控制围岩的变形和应力释放,从而在支护和围岩的共同变形过程中，调整围岩应力重分布而达到新的平衡,以求最大限度地保持围岩的固有强度和利用其自承能力(见围岩压力）。
因此，它也是一个具体应用岩体动态性质的完整力学方法,其目的在于促使围岩能够形成圆环状承载结构，故一般应及时修筑仰拱，使断面闭合成圆环。
它适用于各种不同的地质条件，在软弱围岩中更为有效。
新奥法的原理虽然可用于各种类型的支护，但是,最为适用的是喷锚支护。
因此喷混凝土、锚杆、量测被认为是新奥法的三大要素。
它产生和发展的历史与这三者密切相关，但不能把喷锚支护误解为新奥法的同义语。
历史和发展新奥法主要创始人 L.V. 拉布采维茨在1934年就试图将喷浆方法用于地下工程.他在1942～1945年建造的洛伊布尔隧道中采用了双层薄衬砌，即先喷一层混凝土,待变形收敛后再喷一层。
1944年，他发表了有关喷混凝土的论文,并指出了围岩动态随时间变化的重要性。
1948年，又指出了量测工作的重要性。
1948～1953年喷混凝土在奥地利首次用于卡普伦水力发电站的默尔隧洞。
最早在欧洲推广使用锚杆的是1951～1953年建造的伊泽尔-阿尔克电站的有压输水隧洞。
1953～1955年修建普鲁茨—伊姆斯特电站的有压输水隧洞时,按照拉布采维茨的建议,充分采用锚杆而获得成功。
1957～1965年是着手发展新奥法的时期.拉布采维茨于1963年将这一方法正式命名为新奥地利隧道施工法。
1964~1969年又提出了在岩石压力下隧道稳定性的理论分析，强调采用薄层支护,并及时修筑仰拱以闭合衬砌的重要性。
根据实验证实,衬砌应按剪切破坏进行设计计算。
奥地利的马森贝格道路隧道由于地质不良,用比国法失败后，改用新奥法使闭合隧道衬砌环的经验取得成功,并在1971年及1974年分别用于地压很大的陶恩隧道和阿尔贝格隧道。
隧道新奥法设计及施工监控量测PPT
基本的要求
隧道新奥法设计及施工监控量测
2、隧道监控量测
将现场测得的数据整理成：
•拱顶下沉时间-变形曲线图 •周边收敛时间-变形曲线图 •地表沉降观测时间-变形曲线图
（要求量测工点点曲线）
隧道新奥法设计及施工监控量测
隧道新奥法设计及施工监控量测
隧道新奥法设计及施工监控量测
2、隧道监控量测
隧道新奥法设计及施工监控量测
连拱必测项目测点断面布置图
连拱必测项目测点断面布置图
连拱必测项目测点断面布置图
测桩
测线1 测线2 路面
测线1 测线2 路面
测桩
不要焊接在钢拱架上
隧道新奥法设计及施工监控量测
2、隧道监控量测
2.5 选测量测项目
2.5.1量测内容
围岩内部位移量测、 锚杆轴力量测、 围岩与喷射混凝土间接触压力量测、 喷射混凝土与二次衬砌间接触压力量测、 喷射混凝土内应力量测、 二次衬砌内应力量测、 钢支撑内力量测、 衬砌裂缝及表面应力量测、 地质超前预报。
2、隧道监控量测
隧道新奥法设计及施工监控量测
地表沉降
隧道新奥法设计及施工监控量测
2、隧道监控量测
2.4.必测量测项目
–地表沉降观测
隧道洞口、浅埋地段。在选定的量测断面区域， 首先应设一个通视条件较好、测量方便、牢固的基准 点。地面测点布置在隧道轴线及其两侧,每个断面共 9～11个测点。测点应埋水泥桩，测量放线定位，用精 密水准仪量测。隧道开挖距测点前30m处开始量测，隧 道开挖超过测点30m、并待沉降稳定以后停止量测。作 为必测项目，承包人应加密沉降观测点，视施工需要 而定。
2.1 监控量测的目的： （1）掌握围岩动态，及围岩支护系统变形变化趋势： （2）验证支护结构型式、支护参数，确定二次支
新奥法施工技术要点分析
新奥法施工技术要点分析新奥法（New Austrian Tunneling Method，简称NATM）是一种用于盾构和掘进隧道的先进施工技术，由奥地利工程师约翰·汉孟克（Johann Halbmayer）于1964年发明并在奥地利阿尔卑斯山开始应用。
它通过动态调整地下结构和地质力学变化，使隧道更加稳定和安全。
以下是新奥法施工技术的要点分析：1.隧道支护结构的选择：新奥法技术的核心是结合地质力学原理和隧道结构设计，通过调整支护结构，使其能够适应不同地质条件下的变化。
根据地质情况和隧道尺寸，可以选择钢筋混凝土拱顶、支撑杆、锚杆、喷射混凝土或压力注浆等支护结构。
2.预测地质条件：在施工前进行详细的地质勘探和岩土工程测量，以充分了解地下结构和地质力学特征。
通过分析地质条件，可以预测可能出现的地质问题，例如地层变形、断裂、水位等，并为随后的施工做好准备。
3.适应地质变化：一旦施工开始，隧道地质条件可能会有所变化。
新奥法技术允许根据实时地质数据和监测结果对支护结构进行调整，以适应地质变化。
这种灵活性使得施工过程更加安全和高效。
4.地质监测和控制：在施工过程中，进行地质监测和控制非常重要。
这包括使用地质仪器和传感器实时监测地下位移、应力、温度、湿度等参数，以及通过控制爆破、注浆等手段减少地质灾害的发生。
5.施工过程控制：新奥法技术要求施工过程中进行严格的控制。
这包括根据隧道进度和地质情况调整支护结构的时间点和方式，避免过早或过晚进行支护；控制爆破和挖掘的速度和深度，以减少地质灾害发生的风险。
6.安全措施：施工过程中的安全措施非常重要。
新奥法技术强调施工人员的安全意识和培训，并采取必要的防护措施，例如安装临时支撑、提供逃生通道等，以确保施工过程中的安全。
7.持续改进：新奥法技术是一个不断进化的过程，从实际施工中不断总结经验和教训，并进行改进。
这需要施工团队具备持续学习和创新的能力，以提高施工效率和质量。
隧道“新奥法”施工工艺技术现状及存在问题研究
隧道“新奥法”施工工艺技术现状及存在问题研究摘要：本文从“新奥法”施工工艺的指导思想出发, 叙述了当前隧道“新奥法”施工工艺技术现状及其存在的问题, 指出“新奥法”施工要结合地质情况，选择不同的支护方式，并做到柔性支撑和刚性约束相辅相成；施工中要加强对围岩应力的分析和支护参数机理的研究，使支护工艺更加理性化；同时要引进先进的机具设备、先进的施工方法。
关键词：公路隧道；支护工艺；锚杆；新奥法；近年来，我国高速公路建设事业蓬勃发展，截至2020年底，我国高速公路通车里程已达16.10万公里，稳居世界第一。
随着我国高速公路的快速发展，高速公路逐渐向边远山区延伸。
因隧道具有能克服高程障碍，缩短线路长度，减小坡度和曲率等优点，隧道经常作为通过高山地区的路线最终设计方案，公路隧道将成为高速公路的重要组成部分。
但是，我们还必须清醒地认识到我国在公路隧道施工工艺方面还存在着诸多问题，“新奥法”作为隧道常用施工方法，有必要对其施工工艺技术现状及存在的问题进行探讨。
一、“新奥法”施工工艺技术的指导思想“新奥法”是目前国内外大多数隧道的施工方法。
新奥法的指导思想是最大限度地利用围岩自承重能力；以“短进尺、弱爆破、早喷锚、柔支护、早封闭、勤量测”为施工原则；以喷射混凝土、锚杆加固和量测技术为三大支柱；以尽可能减少隧道围岩扰动，容许围岩变形但又不致出现强烈松弛破坏，及时掌握围岩和支护结构动态变形为原则，使隧道围岩变形压力与支护结构抗力保持动态平衡。
二、“新奥法”施工工艺技术现状及存在的问题虽然“新奥法”在隧道结构设计和施工实践中取得了显著的效果，但目前支护工艺实践与理论计算还存在一定的差距，因对隧道围岩压力认识不足和支护设计参数不合理或施工工艺落后等引起的隧道工程事故也是屡见不鲜，故有必要对“新奥法”施工工艺的研究现状及存在的问题进行探讨。
1.初期支护初期支护通常采用喷射混凝土、钢支撑、锚杆和钢筋网的组合支护工艺，有时也用到钢纤维喷射混凝土。
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。
重庆大学版《地下结构设计》1-10章习题答案
第一章1.简述地下结构的概念和特点。
概念: 地下结构是指在保留上部地层（山体或土层）的前提下, 在开挖出能提供某种用途的地下空间内修筑的建筑结构。
特点:（1）地下空间内建筑结构替代了原来的地层, 结构承受了原本由地层承受的荷载。
在设计和施工中, 要最大限度发挥地层自承能力, 以便控制地下结构的变形, 降低工程造价。
（2）在受载状态下构建地下空间结构物, 地层荷载随着施工进程发生变化, 因此, 设计时要考虑最不利的荷载工况。
（3）作用在地下结构上的地层荷载, 应视地层介质的地质情况合理概化确定。
（4）地下水状态对地下结构的设计和施工影响较大, 设计前必须弄清地下水的分布和变化情况。
（5）地下结构设计要考虑结构物从开始构建到正常使用以及长期运营过程的受力工况, 注意合理利用结构反力作用, 节省造价。
（6）在设计阶段获得的地质资料, 有可能与实际施工揭露的地质情况不一样。
因此, 地下结构施工中应根据施工的实时工况动态修改设计。
（7）地下结构的围岩既是荷载的来源, 在某些情况下又与地下结构共同构成承载体系。
（8）当地下结构的埋置深度足够大时, 由于地层的成拱效应, 结构所承受的围岩垂直压力总是小于其上覆地层的自重压力。
2.简述地下结构的分类与形式。
按断面形式分类: 1）矩形2）圆形3）拱形4）其他形式按使用功能分类: 可分为生活设施、城市设施、生产设施、储藏设施、输送设施和防灾设施等按结构形式及施工方法分类: （1）喷锚结构（2）复合衬砌结构（3）盾构结构（4）沉管结构（5）沉井结构（6）地下连续墙结构（7）其他结构按与地面结构联系情况分类（1）附建式结构（2）单建式结构按埋置深度分类1）浅埋地下结构2）深埋地下结构3.简述地下结构计算理论的发展阶段和代表理论1.刚性结构阶段: 压力线理论该理论认为地下结构是由一些刚性块组成的拱形结构, 所受的主动荷载是地层压力, 当地下结构处于极限平衡状态时, 它是由绝对刚体组成的三铰拱静定体系, 铰的位置分别假设在墙底和拱顶, 其内力可按静力学原理进行计算。
隧道新奥法设计和施工的基本理念和原则是什么
隧道新奥法设计和施工的基本理念和原则是什么？“新奥法”全称“新奥地利隧道修建方法”(NATM)；新奥法应该理解为新奥法原则（包括设计和施工理念），而不能将其片面理解为施工的一种方法；在很多场所提到新奥法，大家都片面的将其理解为施工的一种方法，其实新奥法是一种理念，包涵了设计和施工，它的原则是采取有效的技术手段充分保护、利用围岩自身的承载能力形成自稳，其承载体系为复合式衬砌：围岩+初支结构+二衬结构；采用设计、施工和监测三位一体的动态作业模式，目前新奥法是我国公路、铁路隧道设计和施工的主要依据方法。
新奥法施工的三大核心要素：◆控制爆破◆喷锚支护◆监控量测新奥法的八大施工要点：◆(1)承载体系：支护结构（初支+二衬）+围岩◆(2)控制爆破，少扰动围岩◆(3)即允许又限制围岩变形◆(4)初期支护应尽量采用锚喷等柔性支护◆(5) 支护结构尽可能施作圆顺◆(6)实施有效的监控量测◆(7)复合式衬砌（初期支护和二次衬砌）◆(8)通过排堵措施解决衬砌渗水和水压问题传统“松弛荷载理论”核心内容是：稳定岩体有自稳能力，不产生荷载；不稳定岩体可产生坍塌，需用外部支撑结构。
作用在支护结构上的荷载就是围岩在一定范围内（塌落拱高度）由于松弛并可能塌落的岩体重力。
【我国隧道规范依然将该法过渡使用】现代“围岩承载理论”核心内容是：开挖后围岩丧失稳定有一个时间过程，如过程中提供必要的技术措施限制变形，则围岩仍然能够进入稳定状态。
【新奥法设计和施工的理论依据】两种理论的根本区别是：◆传统“松弛荷载理论”（塌落拱理论）主要着力如何对围岩施加外部支撑（如临时性钢木构件和混凝土衬砌）承受松弛围岩压力，以期维持围岩稳定，即将围岩视为荷载来源。
◆现代“围岩承载理论”（岩承理论）是强调如何对围岩施加内部加固，注重过程和对过程的控制，即将围岩视为隧道的结构主体和承载主体，主动控制开挖后围岩的变化过程，并采取积极有效措施加固围岩，以充分利用围岩固有的自稳能力。
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。
新奥法支护的施工方法
新奥法支护的施工方法摘要：一、新奥法支护的概述二、新奥法支护的施工原理1.支护结构设计2.支护材料选择3.施工工艺三、新奥法支护的施工步骤1.前期准备2.锚杆施工3.钢筋网片铺设4.混凝土喷射5.施工监测四、新奥法支护的施工注意事项1.施工安全2.质量控制3.环境保护五、新奥法支护的应用实例六、新奥法支护的发展趋势正文：一、新奥法支护的概述新奥法支护（New Austrian Tunneling Method，简称NATM）是一种地下洞室支护施工方法，起源于20世纪60年代的奥地利。
它采用锚杆与喷射混凝土相结合的方式，形成一种柔性、可靠的支护体系，广泛应用于隧道、地下室、基坑等工程领域。
二、新奥法支护的施工原理1.支护结构设计：根据工程地质条件、地下水位、工程用途等因素，设计合理的支护结构，包括锚杆布置、喷射混凝土厚度等。
2.支护材料选择：选用高强度、耐腐蚀的锚杆和喷射混凝土材料，确保支护结构的稳定性。
3.施工工艺：采用锚杆钻机钻孔，安装锚杆，然后利用喷射混凝土设备将混凝土喷射到锚杆周围，形成支护层。
三、新奥法支护的施工步骤1.前期准备：进行地质勘查，了解地下水位、地质构造等情况；清理施工现场，确保施工安全。
2.锚杆施工：根据设计图纸，采用锚杆钻机钻孔，安装锚杆，施加预应力。
3.钢筋网片铺设：在锚杆之间铺设钢筋网片，连接锚杆，提高支护结构的整体性。
4.混凝土喷射：利用喷射混凝土设备，将混凝土喷射到锚杆周围，形成支护层。
喷射过程中，控制混凝土的喷射速度和厚度，以确保支护层的质量。
5.施工监测：施工过程中，对支护结构进行监测，了解支护效果和施工安全。
如有异常情况，及时采取措施进行处理。
四、新奥法支护的施工注意事项1.施工安全：加强施工现场管理，严格遵守安全操作规程，防止事故发生。
2.质量控制：严格把控施工质量，确保支护结构的稳定性。
3.环境保护：施工过程中，加强环境保护措施，减少对周围环境的影响。
五、新奥法支护的应用实例新奥法支护在我国众多地下工程中得到了广泛应用，如地铁、隧道、基坑等。
隧道施工新奥法
隧道施工新奥法
新奥法就是应用岩体力学的基本理论，以维护和利用围岩的自承能力，通过采用及时的“锚喷支护”或更进一步的喷锚预支护等联合支护手段有效的抑制围岩的松弛变形，并通过监控量测手段及信息处理，调整支护参数，从而使围岩成为支护体系的重要组成部分的一种施工原理。
概括的说，新奥法隧道施工的三大要素实质就是“光面爆破（控制爆破）、锚喷支护及监控量测”。
新奥法施工原则：“管超前，严注浆，短开挖，强支护，早封闭，勤量测”，结合实际制订出施工方案，确保安全生产。
具体措施如下：
(1)施工前应对设计提供的地质资料进行详细的了解、分析，进行必要的现场调查核实（超前地质预报）。
(2)超前预注浆，根据工作面地质情况，拟定注浆的方案，精心布管，严格注浆工作，控制好注浆压力，密切关注注浆量，确保达到理想的加固效果。
(3)严格控制开挖循环进尺，对不良地质地段，应适当缩短开挖进尺，环形开挖留核心土，必要时喷混凝土封闭开挖工作面，并选用具有足够刚度和早强的支护设计，适当加厚喷射混凝土喷层，及早完成锚喷网联合支护，必要时采用双层钢筋网或增设临时钢支撑措施，以控制围岩变形。
(4)及时施作仰拱形成封闭结构，为保证仰拱及早受力，仰拱设计可选用早强混凝土。
(5)初期支护封闭后及时进行背后回填注浆。
(6)加强施工现场监控量测，选择合理的监测项目，及时反馈信息，以掌握施工中围岩和支护的力学动态及稳定程度，以确定施工工序，保证施工安全。
隧道新奥法开挖方法及工序图文详解
隧道新奥法开挖方法及工序图文详解新奥法的概念：用薄层支护手段保持围岩强度、控制围岩变形，以发挥围岩自承载能力，并通过施工监控量测指导隧道的设计与施工。
（一）横断面开挖方法1全断面开挖法2台阶法包括：(1)长台阶法；(2)短台阶法；(3)超短台阶法3分部开挖法(1)环形开挖留核心土法(台阶分部开挖法)(2)单侧壁导坑法(3)双侧壁导坑法(眼镜法)(4)中洞法(5)中隔壁法－CD法(6)交叉中隔壁法－CRD法（二）全断面开挖方法1.概念——全断面开挖法是按设计开挖断面一次爆破成型表示方法：横断面工序图、纵断面工序展开图习惯标注方法：①阿拉伯字1、2、3...表示挖掘;②罗马字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ...表示支护；2.施工顺序（1）钻孔台车钻眼、装药、联接导火线；（2）台车退出、引爆炸药，开挖出整个隧道断面；（3）排除危石（俗称“找顶”）；（4）喷射拱圈混凝土，必要时安设拱部锚杆；（5）装碴机将石碴装入运输车辆，运出洞外；（6）喷射边墙混凝土，必要时安设边墙锚杆；（7）根据需要可喷射第2层混凝土和隧道底部混凝土；（8）量测、判断围岩和初期支护的变形，为支护参数修改提供依据；（9）开始下一轮循环。
3.适应条件：1）Ⅲ～Ⅰ级围岩；2）大型施工机具（钻孔台车：四臂、二臂等）；3）经济性考虑：开挖距离越长越经济。
4.施工特点：1）工序少、干扰少，便于施工组织管理；2）开挖面大，便于机械化作业，爆破效果好（深眼爆破），进度快；3）开挖一次成形，减少了爆破次数，对围岩扰动少；4）地质适用范围较窄，要求地质条件较好，否则当地质条件变化时改变施工方法不易。
（三）台阶开挖方法1.特点：1）将断面分成上半断面和下半断面两部分-分别开挖；2）目前适用性最广的施工方法；3）随台阶长度的调整，几乎可用于所有地层－是主导方法。
2.选择条件1）初期支护形成闭合环的时间要求：围岩越差，闭合时间要求越短，则台阶必须缩短；2）施工机械效率：效率高，则可以缩短支护闭合时间，台阶可延长；这2个条件反映一个原则：即希望初期支护尽快闭合答：发挥机械效率，保证施工经济性3.长台阶法台阶长度：L≥5B，B为洞室的宽度。
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。
新奥法施工方法的支护机理
新奥法施工方法的支护机理1. 什么是新奥法嘿，你听说过新奥法吗？不是那种新潮的咖啡店，而是一种超实用的隧道施工方法！新奥法，全名是“新奥地利隧道施工法”，简直是工程界的“黑马”，用它挖出来的隧道就像是给地底下镀了一层金。
它最早出现在上世纪60年代，被誉为“隧道施工的救世主”。
简单来说，就是通过岩土的自然力和支护结构的巧妙结合，让工程更加安全、有效。
听起来很高大上吧？其实，它的原理和我们生活中的“打基础”类似：先稳住，然后再往上搭建。
2. 支护机理2.1 岩土的自然特性你肯定会问，支护机理究竟是什么？让我告诉你吧，支护机理其实就像扛着一块重石头的好朋友。
在施工时，周围的岩土就像在全力支撑着我们的“新奥法”，给它提供一个安全的环境。
这就有点像我们在船上打水漂，水的浮力支持着我们，让我们不会掉下去。
岩土中的应力设置得当，可以减轻对支护结构的压力，确保整个隧道的稳固。
就这一点，新奥法可是非常聪明的哦，依靠自然的力道，结合科学的方法，形成一种动态平衡，不由人赞叹！2.2 支护结构的重要性而支护结构就是在这过程中，同样不可或缺的角色。
它就像是那根撑着幕布的竹竿，使得整个宴会不受风雨的影响。
新奥法特别强调支护结构的优化设计，运用了许多透气、透水的材料，让水分能够顺利排出，避免浸泡造成的崩塌。
就好像是在沙滩上，大家都拿着那个塑料小铲子，努力地堆起沙堡和水沟，只有合理的设计和施工，才能将这些不稳定的元素牢牢固定住，真是让人感到科学的神奇呢！3. 施工过程中的注意事项3.1 安全第一你知道施工现场可不是闹着玩的，安全永远是第一位的呀。
新奥法的每一个步骤都经过精心的计算和设计，要牢记“安全第一，责任重大”这句话。
没错，咱们可不能在这里玩儿命，堆得越高越好，而是要考虑到岩土的性质和周围环境，预留出足够的安全空间。
想想看，如果你在沙滩上真的搭起了一座高高的沙堡，海浪突然来了，那就危险了，势必是小伙伴们挖沙的功夫全白费了！3.2 工程的可持续发展另外啊，现在的很多工程都在考虑可持续发展，新奥法同样考虑到了这一点。
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
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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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钢纤维喷混凝土的配合比 采用干式喷射时，钢纤维喷混凝土的配合比是 ：水泥用量为400~520公斤／m3，水灰比 50%左右，粗骨料500~600公斤／m3，砂量 1050~1260公斤／m3，速凝剂用量为水泥用 量的5%．钢纤维掺入率为1%，粗骨料最大粒 径为10毫米。
2）模筑混凝土单层衬砌 运用传统松弛荷载理论设计，并采用传统矿山 法施工的隧道，其支护结构均采用就地模筑混 凝土“单层衬砌”。
稳定性判 据 否 围岩—支护体系是 否稳定？支护是否 合理？ 是 二次衬砌
结 束
根据需要施作 层
5.3单层衬砌支护结构设计
隧道单层衬砌技术，它是20世纪70年代发展 起来的一种新型隧道支护体系。 整体式衬砌
5.3.1 单层衬砌结构类型
1）钢纤维混凝土单层衬砌 在普通喷混凝土的组成成分中渗入富于延性的 钢纤维，可以改变喷混凝土的物理力学性能， 可以使喷混凝土结构的抗裂隙能力、耐冲击能
（4）由现场量测监控围岩动态，根据容许变形量确 定最适宜的支护结构；
新奥法的这个定义扼要地揭示了新奥法最核心的问题 ——利用围岩支护隧道，使围岩本身形成支承环。
5.1.2 新奥法支护结构设计的基本思路
隧道支护设计可分为建筑设计、结构设计和施 工设计。 隧道建筑设计是首先根据交通线上的作用，根 据地形、地质条件，及其与线路之间的关系， 选择隧道位置，并进行隧道平面、纵断面和横 断面设计。
新奥法设计目前以工程类比法应用最广，并以 现场监控量测进行工程实际检验。 无相似工程类比或仅凭工程类比尚不足保证设 计的合理性时，宜采用解析法加以验算，进行 综合分析研究。 理论解析法（如收敛约束法）、数值解析法（ 有限元、边界元等）以及杆系结构分析法
新奥法设计应有的两个阶段，即施工前预设计 阶段和信息反馈修改设计阶段。
5 新奥法隧道支护结构设计
●内 容 新奥法隧道支护结构设计的概念、原理 、作用和特点；新奥法隧道支护结构的组成部分 ；新奥法隧道支护结构的一般程序与内容。 ●基本要求 了解新奥法隧道支护结构计算理论的发 展过程；掌握新奥法隧道支护结构的一般程序与 内容； ●重 点 新奥法隧道支护结构的设计原理及主要 内容。 ●难 点 新奥法隧道支护结构设计中不同支护及 衬砌形式。
1990年，奥地利土木工程学会地下空间利用 分会把新奥法定义为：“在岩质、土沙质介质 中开挖隧道，以使围岩形成一个小空简状支承 环结构为目的的隧道设计施工方法”。
为使围岩形成中空简状支撑环结构，应遵循原则： （1）应当考虑岩体的力学特性；
（2）应当在适当的时机构筑适宜的支护结构； （3）为使围岩形成力学上较为稳定的中空筒状支承 环结构，必需构筑一个闭合的支护结构；
新奥法所采用的主要支护手段是喷混凝土结构 和锚杆。
新奥法构筑隧道的主要特点是通过许多量测手 段对开挖后隧道围岩的动态进行监测，以此来 指导隧道支护结构的设计和施工。
新奥法的理论是建立在岩石的刚性压缩特性和 岩石的三向压缩应力应变特性以及莫尔学说基 础上的，并考虑到隧道掘进时的空间效应和时 间效应所提出的新理论。
隧道结构设计是在隧道位置选定，平面、纵断面 和横断面设计已经完成的基础上，根据隧道位置 所穿越地层的工程地质条件即围岩的稳定能力的 强弱，拟定相应的支护参数，并提出相应的施工 方案。
隧道横断面设计就是要根据车辆限界确定隧道建 筑限界。 隧道结构参数包括对大衬砌的内轮廓（即净空） 、结构轴线、截面厚度、结构形式、材料种类和 施工方法（工艺）等。
力、抗拉强度、抗挠强度、抗剪强度、耐冻融
性、耐磨耗性都得到相应的提高。
钢纤维长径比 钢纤维的长度、直径都影响喷混凝土的施工 性和喷混凝土结构的性能。纤维短粗，喷混 凝土增强效果下降；纤维细长，在拌合时纤 维容易结团，施工性下降．根据实验结果， 钢纤维最适宜的长度为25~30毫米，钢纤维 的最适宜直径为0.35~0.71毫米．钢纤维的最 佳长径比一般约等于50。
5 新奥法隧道支护结构设计
5.1 概述
5.2 新奥法隧道支护结构设计基本程序
5.3 单层衬砌支护结构设计 5.4 复合式衬砌支护结构设计
5.5 超前支护结构设计
5.1 概述
新奥法是19世纪六十年代奥地利专家拉布西
维兹 （Lv．Rabcewicz）总结前人在隧道工
程中累积的经验后所提出来的一套隧道设计、 施工的新技术。
单层衬砌常分为“直墙式衬砌”和“曲墙式衬 砌”2种形式，曲墙式衬砌下部有时设“仰拱 ”，有时不设仰拱。就其厚度而言，单层衬砌 厚度少则40~60cm，厚则可达到100cm。
（1）直墙式衬砌 在地质条件比较好的Ⅱ ，Ⅲ级围岩情况下，岩 体坚硬完整，围岩压力 一般以竖向为主，几乎 没有或仅有很小的水平 薄墙 喷砂浆厚≧2cm 侧向压力，可采用直墙 式衬砌。直墙式衬砌横 断面由上部拱圈、两侧 竖直边墙和下底板三部 分组成。 (a) 半衬砌结构
钢纤维掺入率 钢纤维掺入率影响喷混凝土的压送性能和回弹 率。掺入率高，压送性能不好，回弹率亦增大 。一般情况，钢纤维掺入率为喷混凝土体积的 1.0~1.5%，最常用的渗入率为1%。通过钢纤 维喷混凝土结构取样检查，由于喷射中回弹的 影响，喷层结构中的钢纤维渗入率为喷混凝土 体积的0.8~1.0%。
拱圈
侧墙
底板
(b) 直墙拱结构
在地质条件好、 岩层坚硬完整也 没有地下水侵入 的情况下，边墙 部位围岩水平侧 压力很小，可省 去两边墙衬砌， 只设上部拱圈衬 砌，称之为半衬 砌。
（2）曲墙式衬砌 在碎，围岩压力 比较大，又有地下水， 此时可采用曲墙式衬砌 。
研究定测资料
掌握围岩的各种性状和隧道的环境 条件 施工前预设计 ●断面形式及几何尺 寸的拟定 ●衬砌类型及参数的选择 ●预留变形量 ●选择施工方法与施工顺序 ●现场监控量测设计 ●必要时作辅助施工设计 信 息 反 馈 修 正 设 计
5.2 新奥 法隧 道支 护结 构设 计基 本程 序
开 挖 研究定测资料 初期支护