隧道施工方法新奥法ppt课件
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第六章 隧道施工方法
第一节 概 述 第二节 新奥法 第三节 超欠挖与塌方 第四节 隧道施工量测与信息反馈 第五节 其他施工方法 第六节 隧道施工过程中的地下水控制 第七节 隧道施工过程中的通风与防尘 第八节 隧道施工预支护措施
第一节 概 述
一、隧道工程施工的特点
1. 隐蔽性大 2. 作业的循环性强 3. 作业空间有限 4. 作业的综合性 5. 施工是动态的 6. 作业环境恶劣 7. 作业的风险性大 8. 气候影响小
1
1
2
2
B
1～5B
3 . 超短台阶法
上台阶长度仅为3～5m。 特点：更有利于控制围岩变形，但上下台阶相隔太近，施工
干扰大。 适用于：软弱破碎围岩(Ⅴ、Ⅵ级围岩)
1
1
2
2
B
<B或3～5m
短台阶施工注意：
① 下半断面开挖应在上半断面初期支护基本稳定后才能进行； ② 开挖后要及时喷砼，暴露时间愈长愈不安全； ③ 量测要及时，当位移速度加快时，应立即采取措施。
凿岩台车作业
机械化衬砌作业线
以四臂凿岩台车为龙头的双线隧道无轨运输机械化作业线
机械化出渣作业线
机械化衬砌作业线
四臂凿岩台车作业
(二) 台阶开挖法
台阶开挖法一般是将设计断面分上半断面和下半断面两 次开挖成型。台阶法包括长台阶法、短台阶法和超短台阶法 等三种。
选择台阶长度的条件：
（1）初次支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，闭合时 间要求越短 （2）上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械设备施工场 地大小的要求
二、隧道施工方法及其选择
矿山法因最早应用于矿石开采而得名，由于在这种方法中， 多数情况下都需要采用钻眼爆破进行开挖，故又称为钻爆法。 有时候为了强调新奥法与传统矿山法的区别，而将新奥法从矿 山法中分出另立系统。
掘进机法包括隧道掘进机(Tunnel Boring Machine，简写为 T.B.M.)法和盾构掘进机法。前者应用于岩石地层，后者则主要 应用于土质围岩，尤其适用于软土、流砂、淤泥等特殊地层。
新奥法的三项作业
控制爆破 喷锚支护 监控量测
开挖 初次支护 二次支护
第二节 新奥法
一、隧道施工应遵循的基本原则（新奥法的原则）
(1) 因为围岩是隧道的主要承载单元，所以要在施工中充分 保护 和爱护围岩
(2) 为充分发挥围岩的结构作用，应容许围岩有可控制的变形 (3) 变形的控制主要是通过支护阻力(即各种支护结构)的效应达到
的 (4) 在施工中，必须进行实地量测监控，及时提出可靠的、足够
数量的量测信息，以指导施工和设计
(5) 在选择支护手段时，一般应选择能大面积的、牢固的与围 岩紧密接触的、能及时施设和应变能力强的支护手段
(6) 要特别注意，隧道施工过程是围岩力学状态不断变化的过 程
(7) 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
适用条件： ⑴ Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ级围岩 ⑵ 大型施工机具(钻孔台车、模 板台车等) ⑶ 经济性考虑：中长隧道。
1-开挖; 2-锚喷支护; 3-模筑混凝土衬砌
钻爆作业循环：
台车就位
钻眼ห้องสมุดไป่ตู้
装药、放炮
量测
出碴
锚喷
通风 找顶
新型凿岩台车
大型运输车辆
以凿岩台车为龙头的单线隧道快速施工机械化作业线 机械化出渣作业线
(三)分部开挖法
分部开挖法是将 隧道断面分部开挖逐 步成型，且一般将某 部超前开挖，故也可 称为导坑超前开挖法。 分部开挖法可分为三 种变化方案：台阶分 部开挖法、单侧壁导 坑法、双侧壁导坑法。
第二节 新奥法
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。
新奥法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。
新奥法的三大要素
沉管法、明挖法等则是用来修建水底隧道、地下铁道、城 市市政隧道等，以及埋深很浅的山岭隧道。
法隧 道 施 工 方
山岭隧道施工方法
传统矿山法 矿山法（钻爆法）
新奥法 掘进机法
明挖法
地下连续墙法
浅埋及软土隧道施工方法 盖挖法
浅埋暗挖法
盾构法
水底隧道施工方法
沉管法 盾构法
选择施工方法时需考虑的基本因素大体上可归 纳为：
(8) 在隧道施工过程中，必须建立设计—施工检验—地质预 测—量测反馈—修正设计的一体化的施工管理系统，以 不断地提高和完善隧道施工技术
上述隧道施工的基本原则可扼要地概括为：“少扰动、早 喷锚、勤量测、紧封闭”。
二、新奥法的分类及施工工序
新奥法施工，按其开挖断面的大小及位置，基本上又可分 为以下几种：
全断面开挖法 台阶法
其中包括：(1)长台阶法 (2)短台阶法 (3)超短台阶法 分部开挖法
(1) 台阶分部开挖法(环形开挖留核心土法) (2) 中隔壁法(单侧壁导坑法、CD法) (3) 双侧壁导坑法(眼镜法)等
新奥法的施工工序可用以下框图表示：
三、开挖方法
（一）全断面开挖法
全断面开挖法是按设计开 挖断面一次开挖成型。
1. 施工条件 2. 围岩条件 3. 隧道断面积 4. 埋深 5. 工期 6. 环境条件
施工机械
三、隧道施工技术的发展
从山岭隧道施工技术的现状出发，为了适应我国山岭 隧道工程发展的需要并结合隧道工程技术的发展趋势，目 前在山岭隧道施工中，必需予以关注的问题是：
▪ 加强施工阶段地质判释技术，完善判释方法和手段 ▪ 隧道施工方法的标准化、模式化 ▪ 不断提高单一工作面的掘进速度，减少辅助工程数量，控
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。
1. 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。
1
1
2
2
≥5B B
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
制超欠挖 ▪ 加强环境意识，改善地下作业环境，减少对周边环境和结
构物的影响 ▪ 重视工程质量，加强施工阶段质量检测，以减轻隧道运营
后的维修养护工作量 ▪ 加强施工中的灾害预测、预防与控制 ▪ 不断提高施工管理水平，从多种角度降低工程成本，提高
地下工程可持续发展的效应，使之适应技术发展的需求 ▪ 加强应用施工新技术的研究
第一节 概 述 第二节 新奥法 第三节 超欠挖与塌方 第四节 隧道施工量测与信息反馈 第五节 其他施工方法 第六节 隧道施工过程中的地下水控制 第七节 隧道施工过程中的通风与防尘 第八节 隧道施工预支护措施
第一节 概 述
一、隧道工程施工的特点
1. 隐蔽性大 2. 作业的循环性强 3. 作业空间有限 4. 作业的综合性 5. 施工是动态的 6. 作业环境恶劣 7. 作业的风险性大 8. 气候影响小
1
1
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B
1～5B
3 . 超短台阶法
上台阶长度仅为3～5m。 特点：更有利于控制围岩变形，但上下台阶相隔太近，施工
干扰大。 适用于：软弱破碎围岩(Ⅴ、Ⅵ级围岩)
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B
<B或3～5m
短台阶施工注意：
① 下半断面开挖应在上半断面初期支护基本稳定后才能进行； ② 开挖后要及时喷砼，暴露时间愈长愈不安全； ③ 量测要及时，当位移速度加快时，应立即采取措施。
凿岩台车作业
机械化衬砌作业线
以四臂凿岩台车为龙头的双线隧道无轨运输机械化作业线
机械化出渣作业线
机械化衬砌作业线
四臂凿岩台车作业
(二) 台阶开挖法
台阶开挖法一般是将设计断面分上半断面和下半断面两 次开挖成型。台阶法包括长台阶法、短台阶法和超短台阶法 等三种。
选择台阶长度的条件：
（1）初次支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，闭合时 间要求越短 （2）上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械设备施工场 地大小的要求
二、隧道施工方法及其选择
矿山法因最早应用于矿石开采而得名，由于在这种方法中， 多数情况下都需要采用钻眼爆破进行开挖，故又称为钻爆法。 有时候为了强调新奥法与传统矿山法的区别，而将新奥法从矿 山法中分出另立系统。
掘进机法包括隧道掘进机(Tunnel Boring Machine，简写为 T.B.M.)法和盾构掘进机法。前者应用于岩石地层，后者则主要 应用于土质围岩，尤其适用于软土、流砂、淤泥等特殊地层。
新奥法的三项作业
控制爆破 喷锚支护 监控量测
开挖 初次支护 二次支护
第二节 新奥法
一、隧道施工应遵循的基本原则（新奥法的原则）
(1) 因为围岩是隧道的主要承载单元，所以要在施工中充分 保护 和爱护围岩
(2) 为充分发挥围岩的结构作用，应容许围岩有可控制的变形 (3) 变形的控制主要是通过支护阻力(即各种支护结构)的效应达到
的 (4) 在施工中，必须进行实地量测监控，及时提出可靠的、足够
数量的量测信息，以指导施工和设计
(5) 在选择支护手段时，一般应选择能大面积的、牢固的与围 岩紧密接触的、能及时施设和应变能力强的支护手段
(6) 要特别注意，隧道施工过程是围岩力学状态不断变化的过 程
(7) 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
适用条件： ⑴ Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ级围岩 ⑵ 大型施工机具(钻孔台车、模 板台车等) ⑶ 经济性考虑：中长隧道。
1-开挖; 2-锚喷支护; 3-模筑混凝土衬砌
钻爆作业循环：
台车就位
钻眼ห้องสมุดไป่ตู้
装药、放炮
量测
出碴
锚喷
通风 找顶
新型凿岩台车
大型运输车辆
以凿岩台车为龙头的单线隧道快速施工机械化作业线 机械化出渣作业线
(三)分部开挖法
分部开挖法是将 隧道断面分部开挖逐 步成型，且一般将某 部超前开挖，故也可 称为导坑超前开挖法。 分部开挖法可分为三 种变化方案：台阶分 部开挖法、单侧壁导 坑法、双侧壁导坑法。
第二节 新奥法
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。
新奥法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。
新奥法的三大要素
沉管法、明挖法等则是用来修建水底隧道、地下铁道、城 市市政隧道等，以及埋深很浅的山岭隧道。
法隧 道 施 工 方
山岭隧道施工方法
传统矿山法 矿山法（钻爆法）
新奥法 掘进机法
明挖法
地下连续墙法
浅埋及软土隧道施工方法 盖挖法
浅埋暗挖法
盾构法
水底隧道施工方法
沉管法 盾构法
选择施工方法时需考虑的基本因素大体上可归 纳为：
(8) 在隧道施工过程中，必须建立设计—施工检验—地质预 测—量测反馈—修正设计的一体化的施工管理系统，以 不断地提高和完善隧道施工技术
上述隧道施工的基本原则可扼要地概括为：“少扰动、早 喷锚、勤量测、紧封闭”。
二、新奥法的分类及施工工序
新奥法施工，按其开挖断面的大小及位置，基本上又可分 为以下几种：
全断面开挖法 台阶法
其中包括：(1)长台阶法 (2)短台阶法 (3)超短台阶法 分部开挖法
(1) 台阶分部开挖法(环形开挖留核心土法) (2) 中隔壁法(单侧壁导坑法、CD法) (3) 双侧壁导坑法(眼镜法)等
新奥法的施工工序可用以下框图表示：
三、开挖方法
（一）全断面开挖法
全断面开挖法是按设计开 挖断面一次开挖成型。
1. 施工条件 2. 围岩条件 3. 隧道断面积 4. 埋深 5. 工期 6. 环境条件
施工机械
三、隧道施工技术的发展
从山岭隧道施工技术的现状出发，为了适应我国山岭 隧道工程发展的需要并结合隧道工程技术的发展趋势，目 前在山岭隧道施工中，必需予以关注的问题是：
▪ 加强施工阶段地质判释技术，完善判释方法和手段 ▪ 隧道施工方法的标准化、模式化 ▪ 不断提高单一工作面的掘进速度，减少辅助工程数量，控
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。
1. 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。
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≥5B B
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
制超欠挖 ▪ 加强环境意识，改善地下作业环境，减少对周边环境和结
构物的影响 ▪ 重视工程质量，加强施工阶段质量检测，以减轻隧道运营
后的维修养护工作量 ▪ 加强施工中的灾害预测、预防与控制 ▪ 不断提高施工管理水平，从多种角度降低工程成本，提高
地下工程可持续发展的效应，使之适应技术发展的需求 ▪ 加强应用施工新技术的研究