隧道施工方法

第六章隧道施工方法教學(xué)基本要求：1、了解山嶺隧道的基本施工方法及其適用范圍；2、了解洞口及不良地質(zhì)條件下隧道施工采取的對(duì)策與方法。3、掌握新奧法的概念及其要點(diǎn)；4、掌握錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)的步驟；5、掌握錨桿、噴射混凝土的支護(hù)原理；6、了解新奧法中支護(hù)和圍巖共同作用原理的力學(xué)概念；7、掌握錨噴支護(hù)的的施工方法與步驟；8、了解錨噴支護(hù)的力學(xué)性能及檢測(cè)方法。第一節(jié)山嶺隧道施工法一、山嶺隧道工程特點(diǎn)施工過(guò)程為：在地層中挖出土石，形成符合設(shè)計(jì)輪廓尺寸的坑道；進(jìn)行必要的初次支護(hù)和砌筑；最后的永久襯砌，以控制坑道圍巖變形，保證隧道長(zhǎng)期的安全使用。

隧道工程的特點(diǎn)如下：（1）整個(gè)工程埋設(shè)于地下。（2）隧道是一個(gè)狹長(zhǎng)的建筑物，一般有進(jìn)口、出口兩個(gè)工作面。隧道的施工速度比較慢，工期也比較長(zhǎng)。需要開挖豎井、斜井、橫洞等輔助工程來(lái)增加工作面，加快隧道施工速度。

另外，隧道斷面較小，工作場(chǎng)地狹長(zhǎng)，有些工序只能順序作業(yè)，有些工序可以沿隧道縱向開展，平行作業(yè)。因此，要求施工中加強(qiáng)管理、合理組織、避免相互干擾。洞內(nèi)設(shè)備、管線路布置應(yīng)周密考慮，妥善安排。隧道施工機(jī)械應(yīng)當(dāng)結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用。

（3）地下施工環(huán)境較差（甚至?xí)夯?，須采取有效措施，使施工?chǎng)地合乎衛(wèi)生條件，并有足夠的亮度，以保證施工人員的身體健康，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。（4）施工工地一般都位于偏遠(yuǎn)的深山峽谷之中，往往遠(yuǎn)離既有交通線，運(yùn)輸不便，供應(yīng)困難。（5）山嶺隧道埋設(shè)于地下，一旦建成就難以更改。二、隧道施工方法及其選擇隧道施工方法：礦山法（傳統(tǒng)的礦山法和新奧法）、掘進(jìn)機(jī)法、沉管法、頂進(jìn)法、明挖法等。礦山法：因用于礦石開采而得名，它包括傳統(tǒng)方法和新奧法。多數(shù)情況下都需要采用鉆眼爆破來(lái)進(jìn)行開挖，又稱為鉆爆法。有時(shí)將新奧法從礦山法中另立系統(tǒng)。

掘進(jìn)機(jī)法：包括隧道掘進(jìn)機(jī)法和盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)法，前者應(yīng)用于巖石地層，后者主要應(yīng)用于土質(zhì)圍巖，尤其適用于軟土、流砂、淤泥等特殊地層。沉管法和頂進(jìn)法：用來(lái)修建水底隧道、城市市政隧道等。明挖法：主要用來(lái)修建埋深很淺的山嶺隧道或城市地鐵隧道。選擇施工方案時(shí)，考慮的因素：

(1)工程的重要性，一般由工程的規(guī)模、使用上的特殊要求及工期的緩急體現(xiàn)出來(lái)；

(2)隧道所處的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件；

(3)施工技術(shù)條件和機(jī)械裝備情況；

(4)施工中動(dòng)力和原材料供應(yīng)情況；

(5)工程投資與運(yùn)營(yíng)后的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益；

(6)施工安全狀況；

(7)有關(guān)污染、地面沉降等環(huán)境方面的要求和限制。隧道施工方法的選擇，是一項(xiàng)“模糊”的決策過(guò)程，它依賴于有關(guān)人員的學(xué)識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、毅力和創(chuàng)新精神。三、隧道施工方法山嶺隧道:指為穿越山嶺而開鑿的隧道，一般為巖石隧道，故常常采用礦山法施工，即用鉆眼爆破方法開挖巖石，并修筑支護(hù)結(jié)構(gòu)，有時(shí)也可采用機(jī)械破巖進(jìn)行開挖。山嶺隧道施工可選擇:

全斷面一次開挖、全斷面二次開挖、臺(tái)階式開挖、導(dǎo)洞法開挖等施工方法。一般宜優(yōu)先選用全斷面法和正臺(tái)階法，對(duì)地質(zhì)條件變化較大的隧道，選擇施工方法時(shí)要考慮有較大的適應(yīng)性，以便在圍巖變化時(shí)易于變換施工方法。一、全斷面一次開挖法全斷面一次開挖法是利用鉆眼爆破法或全斷面掘進(jìn)機(jī)，在整個(gè)設(shè)計(jì)斷面上一次向前挖掘推進(jìn)的施工方法。從隧道鉆爆法的發(fā)展趨勢(shì)看，全斷面施工將是優(yōu)先被考慮的施工方法。按照隧道設(shè)計(jì)輪廓線一次爆破成型的施工方法叫全斷面法。它的施工順序如下：①用鉆孔臺(tái)車鉆眼，然后裝藥、連接導(dǎo)火線；②退出鉆孔臺(tái)車，引爆炸藥，開挖出整個(gè)隧道斷面；③排除危石，安設(shè)拱部錨桿和噴第一層混凝土；④用裝碴機(jī)將石碴裝入礦車，運(yùn)出洞外；

⑤安設(shè)邊墻錨桿和噴射混凝土；⑥必要時(shí)可噴拱部第二層混凝土和隧道底部混凝土；⑦開始下一輪循環(huán)；⑧在初次支護(hù)變形穩(wěn)定后或按施工組織中規(guī)定日期，灌注內(nèi)層襯砌。

全斷面一次開挖法的優(yōu)點(diǎn)是：可最大限度地利用洞內(nèi)作業(yè)空間，工作面寬敞，能使用大型高效設(shè)備，加快施工進(jìn)度；斷面一次挖成，施工組織與管理比較簡(jiǎn)單；能較好地發(fā)揮深孔爆破的優(yōu)越性；通風(fēng)、運(yùn)輸、排水等輔助工作及各種管線鋪設(shè)工作均較便利。全斷面一次開挖法的缺點(diǎn)是：要使用笨重而昂貴的鑿巖臺(tái)車或鉆架；一次投資大；同時(shí)由于使用了大型機(jī)具，需要有相應(yīng)的施工便道、組裝場(chǎng)地、檢修設(shè)備以及能源等；當(dāng)隧道較長(zhǎng)、地質(zhì)情況多變而必須改換其他施工方法時(shí)需要較多時(shí)間；多臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)工作時(shí)的噪聲極大。

全斷面開挖法適應(yīng)條件:一般認(rèn)為，該法主要用于圍巖穩(wěn)定、堅(jiān)硬、完整、開挖后不需臨時(shí)支護(hù)的I～I(xiàn)II級(jí)圍巖的巖石隧道，以及高度不超過(guò)5m、斷面不超過(guò)30平方米的中小型斷面隧道。二、分?jǐn)嗝鎯纱伍_挖法該法是將斷面分成兩個(gè)分層（或部分），從上向下（或從下向上）或利用導(dǎo)坑在全長(zhǎng)范圍內(nèi)或一個(gè)區(qū)段內(nèi)逐個(gè)分層（部分）施工。開挖好一個(gè)分層（部分）再開挖另一個(gè)分層（部分）。適應(yīng)條件：它適合于穩(wěn)定巖層中斷面較大、長(zhǎng)度較短或者要求快速施工以便為另一隧道探清地質(zhì)情況的隧道施工。根據(jù)各分層（部分）施工順序不同分為三種：

（1）上半斷面先行施工法（2）下半斷面先行施工法（3）先導(dǎo)洞后全斷面擴(kuò)挖法1、上半斷面先行施工法該法的特點(diǎn)：開挖面高度不大；不需笨重的鉆架；遇松軟地層時(shí)可迅速地改變開挖方法；下分層開挖時(shí)運(yùn)碴和鉆孔可平行作業(yè)，進(jìn)度快；下分層爆破有兩個(gè)臨空面，效率高、成本低。2、下半斷面先行施工法下半斷面先行施工法在斷面開挖完成后即可進(jìn)行襯砌。上部斷面可以站在碴堆上鉆孔（水平孔）或從隧道地板向上鉆垂直孔。在不采用對(duì)頭施工的隧道中，下部掘通后，上部可從兩個(gè)洞口組織鉆孔和裝巖作業(yè)。該法的特點(diǎn)是：和上半斷面先行施工法類似，襯砌施工、排水、排矸都更方便。一般只在一定地質(zhì)條件下及沒有鉆架或使用鉆架不經(jīng)濟(jì)時(shí)使用。3、先導(dǎo)洞后全斷面擴(kuò)挖法

該法先沿隧道的中線、按全長(zhǎng)開挖導(dǎo)洞，然后再擴(kuò)挖至設(shè)計(jì)斷面。導(dǎo)洞的位置要根據(jù)具體條件確定，可位于隧道底板或頂板或中部（拱基線水平）。導(dǎo)洞可用掘進(jìn)機(jī)或鉆爆法挖掘。

先導(dǎo)洞后全斷面擴(kuò)挖該法優(yōu)點(diǎn):主要可對(duì)隧道范圍內(nèi)的地質(zhì)情況進(jìn)行連續(xù)地調(diào)查；以便對(duì)支護(hù)系統(tǒng)做修正和方便后續(xù)工程的進(jìn)行；該法可正確評(píng)價(jià)擴(kuò)大作業(yè)的時(shí)間和費(fèi)用；有利于通風(fēng)以及涌水和瓦斯的預(yù)防與排放等。因此，該法目前被認(rèn)為是一種能提高掘進(jìn)速度的好方法。米花嶺隧道先導(dǎo)洞后全斷面擴(kuò)挖施工布置1一門架式鑿巖臺(tái)車；2一挖裝機(jī)；3一梭式礦車4一蓄電池電機(jī)車三、臺(tái)階法施工

該法是將隧道斷面分成若干（一般為2～3）個(gè)分層，各分層呈臺(tái)階狀同時(shí)推進(jìn)施工。這種方法的最大特點(diǎn)是縮小了斷面高度，不需笨重的鉆孔設(shè)備。按臺(tái)階布置方式的不同，臺(tái)階法可分為:

正臺(tái)階法反臺(tái)階法（一）正臺(tái)階法

該法為最上分層工作面先超前施工，又稱下行分層施工法。施工時(shí)首先掘上部弧形斷面（高一般為2m～2.5m），然后逐一挖掘下面各部分。采用正臺(tái)階施工法要注意以下幾點(diǎn)：（１）要根據(jù)具體條件合理確定上、下分層的錯(cuò)距、距離過(guò)大，上分層出碴困難；過(guò)小上分層鉆眼不便。在分層數(shù)目少、分層斷面大、使用較大型的施工機(jī)械時(shí)或者有其他輔助坑道時(shí)，錯(cuò)距可適當(dāng)加大。（２）在裝碴、鉆孔機(jī)械能力足夠時(shí)，應(yīng)盡量減少分層數(shù)。人工翻碴時(shí)，臺(tái)階數(shù)可多些。上部臺(tái)階斷面鉆眼可與下臺(tái)階翻碴工作同時(shí)作業(yè)。臺(tái)階較短（3m～5m）時(shí)也可以采用上下分層同時(shí)鉆眼、一次爆破的開挖法。（３）要根據(jù)圍巖穩(wěn)定情況及永久襯砌的形式合理確定掘砌之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。錨噴支護(hù)時(shí)施工比較靈活，現(xiàn)澆混凝土襯砌時(shí)，一般襯砌工作落后于下分層掘進(jìn)一定距離（十幾米或幾十米）。（二）反臺(tái)階法反臺(tái)階法又叫上行分層施工法。該法施工能使工序減少，施工干擾小，下部斷面可一次挖至設(shè)計(jì)寬度，空間大，便于出碴運(yùn)輸和布置管線，能節(jié)省大量材料，適合于圍巖穩(wěn)定、不需臨時(shí)支護(hù)、無(wú)大型裝碴設(shè)備的情況。四、導(dǎo)坑法施工導(dǎo)坑法是以一個(gè)或多個(gè)小斷面導(dǎo)坑超前一定距離開挖，隨后逐步擴(kuò)大開挖至設(shè)計(jì)斷面，并相繼進(jìn)行砌筑的方法。中央下導(dǎo)坑導(dǎo)坑法按導(dǎo)坑位置不同分為:上下導(dǎo)坑中央上導(dǎo)坑

兩側(cè)導(dǎo)坑（一）中央下導(dǎo)坑施工法導(dǎo)坑位于隧道的中部并沿底板掘進(jìn)。當(dāng)導(dǎo)坑掘至預(yù)定位置后，再行開幫、挑頂，完成永久支護(hù)工作。

1．中央下導(dǎo)坑先墻后拱法

該法的施工順序是先挑頂后開幫，在開幫的同時(shí)完成砌墻工作。

適應(yīng)條件:適用于圍巖較穩(wěn)定的隧道施工，一般為I-II級(jí)圍巖石質(zhì)隧道。六部開挖法又稱漏斗棚架法如下圖:其下導(dǎo)坑①宜超前一定距離（一般超過(guò)50m），隨后架設(shè)漏斗棚架，向上拉槽②和挑頂③。②部和③部之間的距離一般為15m～20m，③部開挖完后立即進(jìn)行刷幫，開挖④、⑤、⑥部。最后按先墻后拱的順序襯砌澆筑。該法除下導(dǎo)坑和左右兩幫（①和③部）外，其余各部位的巖碴均可經(jīng)由漏斗漏到棚下的斗車內(nèi)，再運(yùn)出洞外。圍巖條件允許時(shí)，可將①部與②部合并、③部與④部合并、⑤部與⑥部合并，即成為三部開挖法，使工序大為簡(jiǎn)化。漏斗棚架結(jié)構(gòu)如圖3—5所示。漏斗棚架結(jié)構(gòu)圖該法的施工特點(diǎn)是：優(yōu)點(diǎn):可容納較多人員同時(shí)施工；且可以小型機(jī)械為主施工，既可利用棚架作腳手架；棚架上石碴又可由漏斗口漏人車內(nèi)，省力、速度快。缺點(diǎn):但該法由于需要幾十米長(zhǎng)的棚架，需用大量木材、鋼軌；爆破也易損壞棚架和風(fēng)水管路；圍巖暴露時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)施工安全不利。（二）中央上導(dǎo)坑施工法適應(yīng)條件:隨挖隨砌的Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖的巖石及土質(zhì)隧道。導(dǎo)坑①超前開挖并架臨時(shí)支撐，隨后落底②，更換導(dǎo)坑支撐。最后依次擴(kuò)大兩側(cè)③，并立即進(jìn)行砌筑。如巖質(zhì)差、斷面大，也可將導(dǎo)坑再分成幾個(gè)小斷面進(jìn)行挖掘，先挖頂部后挖兩幫并進(jìn)行臨時(shí)支撐，最后挖掉中間部分。土質(zhì)隧道中，中間部分⑤可分三層進(jìn)行。注意:中央上導(dǎo)坑施工法施工時(shí)為防止兩側(cè)內(nèi)移，可在拱腳處架設(shè)橫撐梁（也叫卡口梁）；或在中上部設(shè)橫撐（過(guò)河撐）。上導(dǎo)坑先拱后墻法兩側(cè)墻⑥、⑧采用馬口開挖，每側(cè)開挖完成后立即砌墻。馬口開挖分對(duì)開馬口和錯(cuò)開馬口兩種，如圖3—8a所示（括號(hào)內(nèi)數(shù)字為錯(cuò)開馬口）。馬口長(zhǎng)度以4m～8m為宜，松軟破碎圍巖可小于4m。對(duì)開馬口即兩幫馬口同時(shí)相對(duì)開挖，適合于石質(zhì)較好的隧道；錯(cuò)開馬口即兩幫馬口相錯(cuò)開挖，適合于石質(zhì)松軟、破碎的隧道。

在巖石條件較差時(shí)，也可采用三步或四步跳躍法，如圖3—8b所示（括號(hào)內(nèi)數(shù)字為四步跳躍法）。對(duì)開馬口可不必來(lái)回跳躍，不會(huì)打壞對(duì)面邊墻、風(fēng)水管路及腳手架等不必多次拆裝，可加快邊墻施工速度。（a）－馬口形式；（b）－三步（四步）跳躍法1、2、3、4一馬口開挖順序；5一拱圈施工縫中央上導(dǎo)坑施工法的特點(diǎn)是：

拱圈襯砌及時(shí)，圍巖暴露時(shí)間短；施工干擾大，進(jìn)度慢；襯砌整體性差，故較適合于圍巖穩(wěn)定性差及長(zhǎng)度較短（300m以內(nèi)）的隧道。（三）上下導(dǎo)坑施工法（P146）適應(yīng)條件:該法適用于Ⅲ類及Ⅳ級(jí)圍巖的石質(zhì)或土質(zhì)隧道施工。1．施工順序下導(dǎo)坑①超前上導(dǎo)坑②30m～50m，對(duì)于短隧道或石質(zhì)差的隧道，這一距離還可小一些。其他工序拉開的距離以互不干擾、盡量縮短為原則。兩個(gè)導(dǎo)坑挖好后，先擴(kuò)大上部斷面，并把拱圈修筑好，然后在拱圈保護(hù)下開挖下部斷面，最后修筑邊墻。上下導(dǎo)坑先拱后墻法施工順序圖中部挖去后，開始挖砌邊墻，應(yīng)采取以下措施：（1）拱腳懸空后需加強(qiáng)臨時(shí)支撐，圍巖穩(wěn)定性差時(shí)，拱腳應(yīng)設(shè)置托梁。（2）拱圈是分段澆灌的，段與段之間有施工縫，為避免挖邊墻時(shí)使整段拱圈懸空，邊墻應(yīng)采用馬口開挖。（3）砌筑拱圈時(shí)適當(dāng)加厚拱腳處的襯砌，使部分拱腳支撐在圍巖上，以保證拱圈不下沉。2．上下導(dǎo)坑施工法施工特點(diǎn)該法最大優(yōu)點(diǎn)是下部各工序均在拱圈保護(hù)下進(jìn)行，施工安全；有兩個(gè)導(dǎo)坑，通風(fēng)、排水、運(yùn)輸、管線布置等條件較好；能拉開工作面，便于使用小型工具；適用范圍廣，遇到地質(zhì)情況變化，變換施工方法較易；但襯砌整體性差，馬口開挖影響進(jìn)度且有可能引起拱圈下沉；工序多，干擾大，施工管理不便，上導(dǎo)坑人工裝碴勞動(dòng)強(qiáng)度大。（四）兩側(cè)導(dǎo)坑施工法1．品字形導(dǎo)坑先拱后墻施工法適應(yīng)條件:該法適用于III～I(xiàn)Ⅴ級(jí)圍巖石質(zhì)多線隧道施工.開挖順序:先開挖呈品字形布置的導(dǎo)坑①、②，再在上導(dǎo)坑②擴(kuò)大拱部③、④，矸石從漏斗漏至①中的斗車內(nèi)運(yùn)出，挖完拱部圍巖后即砌拱圈Ⅴ，在拱圈保護(hù)下開挖邊墻部分⑥，并砌筑邊墻Ⅶ。最后開挖核心⑧部和⑨部。品字形導(dǎo)坑先拱后墻施工法優(yōu)點(diǎn):該法工作面較多，施工干擾小，一般不需要支撐或需簡(jiǎn)單的支撐，保留核心有利于支撐和施工安全，出碴運(yùn)輸方便，兩個(gè)下導(dǎo)坑可用裝巖機(jī)裝碴。拱部擴(kuò)大的大量巖碴可經(jīng)由漏斗漏至下導(dǎo)坑的斗車內(nèi)運(yùn)出。核心部分⑧及⑨部可用大型機(jī)械全斷面開挖，也可分臺(tái)階開挖。缺點(diǎn):是導(dǎo)坑較多，襯砌整體性差，核心爆破時(shí)會(huì)影響下導(dǎo)坑運(yùn)輸及其他工序，遇到地層條件變化時(shí)，更換其他施工方法較難。2．側(cè)壁導(dǎo)坑先墻后拱法適應(yīng)條件:該法適用于V、VI級(jí)圍巖土質(zhì)隧道.當(dāng)圍巖比較穩(wěn)定時(shí)，側(cè)導(dǎo)坑可寬些，以留出運(yùn)輸通道。但圍巖不穩(wěn)定、圍巖壓力大時(shí)，或者在松軟含水層處，導(dǎo)坑寬度就要盡量小些。上導(dǎo)坑尺寸不宜過(guò)大，開挖時(shí)也要考慮抬高量（30cm～40cm）；不良地段要短開挖（5m～10m）、強(qiáng)支撐、快襯砌。

側(cè)壁導(dǎo)坑先墻后拱法

該法的特點(diǎn):斷面分塊小，自下而上隨挖隨砌。因此，暴露時(shí)間短，對(duì)圍巖的破壞擾動(dòng)小，安全可靠。但是工序多，進(jìn)度慢，導(dǎo)坑多，造價(jià)高，通風(fēng)排水困難。四、新奧地利隧道施工法

——巖石地層的新奧法施工1、新奧法施工特點(diǎn)以往，人們認(rèn)為在地層中開挖坑道必然要引起圍巖塌陷掉落，開挖的斷面越大，塌陷的范圍也越大。因此，傳統(tǒng)的隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法是將圍巖看成是必然要松弛塌落，而成為作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載。

傳統(tǒng)的隧道施工方法是隨挖隨用鋼材或木材支護(hù)，然后，從上到下或從下到上砌筑剛性襯砌。20世紀(jì)

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年代以來(lái)，人們對(duì)開挖隧道過(guò)程中所出現(xiàn)的圍巖變形、松弛、崩塌等現(xiàn)象有了更深的認(rèn)識(shí)，提出新的、經(jīng)濟(jì)的隧道施工方法創(chuàng)造了前提。

1963年，新奧地利隧道施工法(NewAustriaTunnelingMethord)簡(jiǎn)稱新奧法（

NATM）正式出臺(tái)。

新奧法與傳統(tǒng)的礦山法區(qū)別：傳統(tǒng)的礦山法施工是把地層壓力視作外力荷載，新奧法是把圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)作為一個(gè)統(tǒng)一的受力體系，圍巖是荷載的來(lái)源，又是支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的一部分，圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用。

新奧法施工的基本思想是：充分利用圍巖的自承能力和開挖面的空間約束作用，采用以錨桿和噴射混凝土為主要支護(hù)手段，及時(shí)對(duì)圍巖進(jìn)行加固，約束圍巖的松弛和變形，并通過(guò)對(duì)圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)控、量測(cè)來(lái)指導(dǎo)地下工程的設(shè)計(jì)與施工。新奧法的主要特點(diǎn)如下（P149）：a、充分保護(hù)圍巖，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。因?yàn)閹r體是隧道結(jié)構(gòu)體系中的主要承載單元，所以在施工中必須充分保護(hù)圍巖，盡量減少對(duì)它的擾動(dòng)。

b、充分發(fā)揮圍巖的自承能力。為了充分發(fā)揮巖體的承載能力，應(yīng)允許并控制巖體的變形。一允許變形，使圍巖中能形成承載環(huán)；二又必須限制它，使巖體不致過(guò)度松弛而喪失或大大降低承載能力。

在施工中應(yīng)采用能與圍巖密貼、及時(shí)砌筑又能隨時(shí)加強(qiáng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)，如錨噴支護(hù)等。能通過(guò)調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和它參加工作的時(shí)間（包括底拱閉合時(shí)間）來(lái)控制巖體的變形。c、盡快使支護(hù)結(jié)構(gòu)閉合。為了改善支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力性能，施工中應(yīng)盡快使之閉合，而成為封閉的筒形結(jié)構(gòu)。另外，隧道斷面形狀要盡可能地圓順，以避免拐角處的應(yīng)力集中。d、加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工。在施工階段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)，及時(shí)提出量測(cè)信息（如坑道周邊的位移或收斂、接觸應(yīng)力等）并及時(shí)反饋信息，用來(lái)指導(dǎo)施工和修改設(shè)計(jì)。新奧法的基本原則可扼要地概括為“少擾動(dòng)、早噴錨、快封閉、勤量測(cè)”。2、新奧法施工方法新奧法施工，按其開挖斷面的大小及位置，基本上又可分為全斷面法、臺(tái)階法、分步開挖法三大類及若干變化方案。（1）全斷面法全斷面法注意問題：摸清前方的地質(zhì)情況，隨時(shí)準(zhǔn)備好應(yīng)急措施（包括改變施工方法等），以確保施工安全；各種施工機(jī)械設(shè)備務(wù)求配套，以充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的效率；加強(qiáng)各項(xiàng)輔助作業(yè)，尤其加強(qiáng)施工通風(fēng)；加強(qiáng)對(duì)施工人員的技術(shù)培訓(xùn)。（2）臺(tái)階法臺(tái)階法分為長(zhǎng)臺(tái)階法、短臺(tái)階法和超短臺(tái)階法。

采用何種臺(tái)階法，要根據(jù)以下條件：①初次支護(hù)形成閉合斷面的時(shí)間要求，圍巖越差，閉合時(shí)間要求越短；②上斷面施工所用的開挖、支護(hù)、出碴等機(jī)械設(shè)備施工場(chǎng)地大小的要求。

在軟弱圍巖中應(yīng)以快封閉為主，兼顧后者，確保施工安全；在圍巖條件較好時(shí)，主要考慮如何發(fā)揮機(jī)械效率，保證施工的經(jīng)濟(jì)性。

A、長(zhǎng)臺(tái)階法

長(zhǎng)臺(tái)階法是將斷面分成上半斷面和下半斷面兩部分進(jìn)行開挖，上、下斷面相距較遠(yuǎn)，一般上臺(tái)階超前50m

以上或大于5倍洞跨。施工時(shí)上下部可配同類機(jī)械進(jìn)行平行作業(yè)。當(dāng)隧道長(zhǎng)度較短時(shí)，可先將上半斷面全部挖通后，再進(jìn)行下半斷面施工，即為半斷面法。

長(zhǎng)臺(tái)階法的作業(yè)順序如下：①上半斷面施工。用兩臂鉆孔臺(tái)車鉆眼、裝藥爆破(地層較軟時(shí)可用挖掘機(jī)開挖)、安設(shè)錨桿和鋼筋網(wǎng)（必要時(shí)加設(shè)鋼支撐、噴射混凝土）、用推鏟機(jī)將石碴推運(yùn)到臺(tái)階下，再由裝載機(jī)裝入車內(nèi)運(yùn)至洞外。

根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)形成閉合斷面的時(shí)間要求，必要時(shí)在開挖上半斷面后，可建筑臨時(shí)底拱，形成上半斷面的臨時(shí)閉合結(jié)構(gòu)，然后在開挖下斷面時(shí)再將臨時(shí)拱底挖掉。從經(jīng)濟(jì)上來(lái)看，應(yīng)改用短臺(tái)階法。

②下半斷面施工。用兩臂鉆孔臺(tái)車鉆眼、裝藥爆破、裝碴運(yùn)至洞外、安設(shè)邊墻錨桿（必要時(shí)）和噴混凝土、用反鏟挖掘機(jī)開挖水溝、噴底部混凝土。

開挖下半斷面時(shí)，其炮眼布置方式有兩種：平行隧道軸線的水平眼、由上臺(tái)階向下鉆進(jìn)的豎直眼（插眼）如圖所示。水平眼主要布置在設(shè)計(jì)斷面輪廓線上。插眼的爆破效果較好，但爆破時(shí)石碴飛出較遠(yuǎn)，容易打壞機(jī)械設(shè)備。

③待初次支護(hù)的變形穩(wěn)定后，或根據(jù)施工組織所規(guī)定的日期敷設(shè)防水層（必要時(shí)）和建造內(nèi)層襯砌。長(zhǎng)臺(tái)階法與全斷面法比較：一次開挖的斷面和高度都比較小，只需配備中型鉆孔臺(tái)車即可施工，對(duì)開挖面的穩(wěn)定有利。適用范圍較全斷面法廣。

B、短臺(tái)階法

這種方法也是分成上下兩個(gè)斷面進(jìn)行開挖，只是兩個(gè)斷面相距較近，一般上臺(tái)階長(zhǎng)度小于5倍但大于1～1.5倍洞跨。上下斷面采用平行作業(yè)。短臺(tái)階法的作業(yè)順序和長(zhǎng)臺(tái)階相同。

適用條件：適用范圍很廣，V-I級(jí)圍巖都能采用，尤其適用于V、IV級(jí)圍巖，是新奧法施工中主要采用的方法。

特點(diǎn)：縮短支護(hù)結(jié)構(gòu)閉合的時(shí)間，改善初次支護(hù)的受力條件，有利于控制隧道收斂速度和量值。缺點(diǎn)是上臺(tái)階出碴時(shí)對(duì)下半斷面施工的干擾大，不能全部平行作業(yè)。采用短臺(tái)階法時(shí)注意：初次支護(hù)全斷面閉合要在距開挖面30m以內(nèi)，或距開挖上半斷面開始的30天內(nèi)完成；初次支護(hù)變形、下沉顯著時(shí)，要提前閉合，要研究在保證施工機(jī)械正常工作前提下臺(tái)階的最小長(zhǎng)度。

C、超短臺(tái)階法

分成上下兩部分，但上臺(tái)階僅超前3～5m；采用交替作業(yè)。

施工順序?yàn)椋河靡慌_(tái)停在臺(tái)階下的長(zhǎng)臂挖掘機(jī)開挖上半斷面至一個(gè)進(jìn)尺；安設(shè)拱部錨桿、鋼筋網(wǎng)或鋼支撐；噴拱部混凝土。用同一臺(tái)機(jī)械開挖下半斷面至一個(gè)進(jìn)尺；安設(shè)邊墻錨桿、鋼筋網(wǎng)或接長(zhǎng)鋼支撐，噴邊墻混凝土（必要時(shí)加噴拱部混凝土）；開挖水溝、安設(shè)底部鋼支撐，噴底部拱混凝土；灌注內(nèi)層襯砌。超短臺(tái)階法適用條件：膨脹性圍巖和土質(zhì)圍巖、要求及早閉合斷面。

由于該法初次支護(hù)全斷面閉合時(shí)間更短，有利于制圍巖變形，在城市隧道施工中能更有效地控制地表沉陷，也適用于機(jī)械化程度不高的各級(jí)圍巖地段。超短臺(tái)階法的缺點(diǎn)：上下斷面相距太近，機(jī)械設(shè)備集中，作業(yè)時(shí)間相互干擾較大，生產(chǎn)效率較低，施工速度較慢。超短臺(tái)階法施工時(shí)注意：在軟弱圍巖中施工時(shí)，必要時(shí)采用輔助施工措施，如向圍巖中注漿或打入超前小導(dǎo)管，對(duì)開挖面進(jìn)行預(yù)加固或預(yù)支護(hù)，或留核心土。所有臺(tái)階法施工中，開挖下半斷面時(shí)注意：①下半斷面的開挖（又稱落底）和封閉應(yīng)在上半斷面初次支護(hù)基本穩(wěn)定后進(jìn)行，或采取其他有效措施確保初次支護(hù)體系的穩(wěn)定性（如擴(kuò)大拱腳、打拱腳錨桿、加強(qiáng)縱向聯(lián)接等，采用單側(cè)落底或雙側(cè)交錯(cuò)落底，避免上部初次支護(hù)兩側(cè)拱腳同時(shí)懸空）。

②下部邊墻開挖后立即噴射混凝土，并按規(guī)定做初次支護(hù)。③量測(cè)工作必須及時(shí)，以觀察拱頂、拱腳和邊墻中部位移值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)速率增大，應(yīng)立即進(jìn)行底（仰）拱封閉。（3）分部開挖法分部開挖法可分為臺(tái)階分部開挖法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。A、臺(tái)階分部開挖法

又稱環(huán)形開挖留核心土法，一般將斷面分成環(huán)形拱部（圖a中的1、2、3）、上部核心土（圖a中4）、下部臺(tái)階（圖a中5）等3部分。環(huán)形拱部可分成幾塊交替開挖。環(huán)形開挖進(jìn)尺為0.5-1.0m，不宜過(guò)長(zhǎng)。上部核心土和下臺(tái)階的距離，一般雙線隧道為1倍洞跨，單線隧道為2倍洞跨。作業(yè)順序?yàn)椋河萌斯せ騿伪劬蜻M(jìn)機(jī)開挖環(huán)形拱部；架立鋼支撐、噴混凝土；在拱部初次支護(hù)下，用挖掘機(jī)或單臂掘進(jìn)機(jī)開挖核心土和下臺(tái)階，隨時(shí)接長(zhǎng)鋼支撐和噴混凝土、封底；根據(jù)初次支護(hù)變形情況或施工安排建造內(nèi)層襯砌。拱形開挖高度較小或地層松軟，錨桿不易成型，施工中不設(shè)或少設(shè)錨桿。

因上部留有核心土支擋著開挖面，而且能迅速及時(shí)地建造拱部初次支護(hù)，開挖工作面穩(wěn)定性好。此方法適用于一般土質(zhì)或易坍塌的軟弱圍巖。

優(yōu)點(diǎn)：與超短臺(tái)階法相比，臺(tái)階長(zhǎng)度可以加長(zhǎng)，減少上下臺(tái)階施工干擾；與側(cè)壁法相比，施工機(jī)械化程度較高，施工速度快。注意：雖核心土增強(qiáng)開挖面的穩(wěn)定，但開挖中圍巖要經(jīng)多次擾動(dòng)，斷面分塊多，支護(hù)結(jié)構(gòu)形成全斷面封閉的時(shí)間長(zhǎng)，這些有可能使圍巖變形增大。常需采用輔助施工措施對(duì)開挖工作面及其前方巖體進(jìn)行預(yù)支護(hù)或預(yù)加固。

B、單側(cè)壁導(dǎo)坑法一般將斷面分成側(cè)壁導(dǎo)坑、上臺(tái)階、下臺(tái)階3塊。一般側(cè)壁導(dǎo)坑寬度不宜超過(guò)0.5

倍洞寬，高度以到起拱線為宜，導(dǎo)坑分二次開挖和支護(hù)。在短隧道中可選挖通導(dǎo)坑而后再開挖臺(tái)階。上、下臺(tái)階的距離參照短臺(tái)階法或超短臺(tái)階法。

施工作業(yè)順序：開挖側(cè)壁導(dǎo)坑，并初次支護(hù)（錨桿加鋼筋網(wǎng)或錨桿加鋼支撐或鋼支撐，噴射混凝土），應(yīng)盡快使初次支護(hù)閉合；開挖上臺(tái)階，拱部初次支護(hù)，使其一側(cè)支承在導(dǎo)坑的初次支護(hù)上，另一側(cè)支承在下臺(tái)階上；開挖下臺(tái)階，進(jìn)行另一側(cè)邊墻的初次支護(hù)，并盡快建造底部初次支護(hù)，使全斷面閉合；拆除導(dǎo)坑臨空部分的初次支護(hù)；施作內(nèi)層襯砌。適用條件：跨度大，地表沉陷難于控制的軟弱松散圍巖。C、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法又稱眼鏡工法。當(dāng)跨度很大，地表沉陷要求嚴(yán)格，圍巖特差，單側(cè)壁導(dǎo)坑法難以控制圍巖變形時(shí)，可采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。實(shí)測(cè)表明，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法引起的地表沉陷為短臺(tái)階法的1/2。

此法一般是將斷面分成左、右側(cè)壁導(dǎo)坑，上部核心土，下臺(tái)階4塊。導(dǎo)坑寬度不超過(guò)斷面最大跨度的l/3。左、右導(dǎo)坑錯(cuò)開的距離應(yīng)據(jù)開挖一側(cè)導(dǎo)坑引起圍巖應(yīng)力重分布的影響不致波及另一側(cè)已成導(dǎo)坑的原則來(lái)確定。

作業(yè)順序?yàn)椋洪_挖一側(cè)導(dǎo)坑，及時(shí)初次支護(hù)閉合；相隔適當(dāng)距離后開挖另一側(cè)導(dǎo)坑，并建造初次支護(hù)；開挖上部核心土，建造拱部初次支護(hù)，拱腳支承在兩側(cè)壁導(dǎo)坑的初次支護(hù)上；開挖下臺(tái)階，建造底部的初次支護(hù)，使初次支護(hù)全斷面閉合；拆除導(dǎo)坑臨空部分的初次支護(hù)；施作內(nèi)層襯砌。

特點(diǎn)：開挖斷面分塊多，擾動(dòng)大，初次支護(hù)全斷面閉合的時(shí)間長(zhǎng)；但每個(gè)分塊都是在開挖后立即各自閉合的，所以在施工中間變形幾乎不發(fā)展。施工安全，速度較慢，成本較高。4、施工中可能發(fā)生的問題及其對(duì)策新奧法施工的基本原則是，根據(jù)圍巖性質(zhì)允許產(chǎn)生適量的變形，但又不使圍巖松動(dòng)塌落。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將新奧法中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象及應(yīng)采取的措施列于表中，措施A

指進(jìn)行比較簡(jiǎn)單的改變就可解決問題的措施，措施B

指包括需要改變支護(hù)方法等比較大的變動(dòng)才能解決問題的措施。第二節(jié)新奧法施工技術(shù)一、隧道施工應(yīng)遵循的基本原則它是以控制爆破或機(jī)械開挖為主要掘進(jìn)手段，以錨桿、噴射混凝土為主要支護(hù)方法，理論、量測(cè)和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的一種施工方法，同時(shí)又是一系列指導(dǎo)隧道設(shè)計(jì)和施工的原則。施工中遵循的基本技術(shù)原則是：(1)圍巖是隧道的主要承載單元，在施工中充分保護(hù)和愛護(hù)圍巖。(2)為了充分發(fā)揮圍巖的結(jié)構(gòu)作用，應(yīng)容許圍巖有可控制的變形。(3)變形的控制主要是通過(guò)支護(hù)阻力(即各種支護(hù)結(jié)構(gòu))的效應(yīng)達(dá)到的。(4)在施工中必須進(jìn)行實(shí)地量測(cè)監(jiān)控，這是“新奧法”的重要組成部分。(5)在選擇支護(hù)手段時(shí)，一般應(yīng)選擇能大面積的、牢固的與圍巖緊密接觸的、能及時(shí)施設(shè)和應(yīng)變能力強(qiáng)的支護(hù)手段。(6)隧道施工過(guò)程是圍巖力學(xué)狀態(tài)不斷變化的過(guò)程。(7)隧道斷面能在較短時(shí)間內(nèi)閉合是極為重要的。(8)施工過(guò)程中，必須建立設(shè)計(jì)-施工檢驗(yàn)-地質(zhì)預(yù)測(cè)-量測(cè)反饋-修正設(shè)計(jì)的一體化的施工管理系統(tǒng)，提高和完善隧道施工技術(shù)。隧道施工的基本原則概括：“少擾動(dòng)、早噴錨、勤量測(cè)、緊封閉”。二、新奧法的施工工序三、錨噴支護(hù)原理（一）錨噴支護(hù)與現(xiàn)代支護(hù)理論

1、噴射混凝土：利用壓縮空氣或其他動(dòng)力，將按一定配比拌制的摻有速凝劑的混凝土混合物沿管路輸送至噴頭處，以較高速度垂直噴射于受噴面，依賴噴射過(guò)程中水泥與骨料的連續(xù)撞擊、壓密而形成的一種混凝土。它是將按一定配比拌制而成的水泥裹砂砂漿和以粗骨料為主的混合料，分別用砂漿泵和噴射機(jī)輸送至噴嘴附近相混合后，高速噴到受噴面上所形成的混凝土。噴射混凝土可以單獨(dú)用于地下支護(hù)，也可以和其他結(jié)構(gòu)組合起來(lái)形成地下支護(hù)。

2、錨噴支護(hù)：是一種組合支護(hù)，它是將噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土、鋼拱架噴射混凝土結(jié)構(gòu)組合起來(lái)的支護(hù)形式?？梢愿鶕?jù)不同圍巖的穩(wěn)定狀況，采用錨噴支護(hù)中的一種或幾種結(jié)構(gòu)的組合。

錨噴支護(hù)是現(xiàn)代支護(hù)理論（或新奧法)原則的物質(zhì)基礎(chǔ)，現(xiàn)代巖石力學(xué)是現(xiàn)代支護(hù)理論的理論支柱。概括起來(lái)有以下四個(gè)方面：☆在決策地下工程修建方法，要確保維護(hù)圍巖穩(wěn)定這一基本目標(biāo)。可以說(shuō)確保巖層穩(wěn)定是地下工程順利修建的前提條件，它既是一個(gè)大原則和出發(fā)點(diǎn)，又是工程的最終驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。一定要：(1)做好工程地質(zhì)勘察工作。工程地質(zhì)勘察要貫穿于錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)與施工的全過(guò)程，它既可為錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)、施工提供依據(jù)，又能為修改設(shè)計(jì)和指導(dǎo)施工提供信息。(2)洞室開挖會(huì)破壞圍巖原有的平衡，導(dǎo)致圍巖失穩(wěn)，要控制開挖引起的應(yīng)力重分布不使開挖空間達(dá)到喪失穩(wěn)定的程度。(3)不同巖層的自穩(wěn)時(shí)間差別很大，對(duì)軟弱巖層要及時(shí)采取適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)形式，防止巖層垮落。(4)選擇對(duì)巖層局部擾動(dòng)較小的施工方法，有利于巖層的整體穩(wěn)定。盾構(gòu)法、切割法比鉆爆法擾動(dòng)小，控制爆破（光面爆破、預(yù)裂爆破）比普通爆破擾動(dòng)小。要把支護(hù)與圍巖視作統(tǒng)一的承載結(jié)構(gòu)，認(rèn)真地研究支護(hù)與圍巖共同工作的機(jī)理和力模型。傳統(tǒng)支護(hù)理論與現(xiàn)代支護(hù)理論在設(shè)計(jì)觀念上差別表現(xiàn)在：(1）對(duì)圍巖和圍巖壓力的認(rèn)識(shí)上：傳統(tǒng)支護(hù)理論認(rèn)為圍巖壓力是由洞室塌落的巖層松散形成的，支護(hù)只要承擔(dān)這些松散體壓力，就能維持圍巖穩(wěn)定。對(duì)松散體是正確的。而現(xiàn)代支護(hù)理論認(rèn)為所有結(jié)構(gòu)性巖層都具有一定的自穩(wěn)能力。作用于支護(hù)上的壓力，在圍巖沒有喪失穩(wěn)定以前，是阻止圍巖變形所形成的變形壓力，圍巖全喪失穩(wěn)定以后才轉(zhuǎn)化為松散體壓力。(2）在圍巖與支護(hù)的關(guān)系上：傳統(tǒng)支護(hù)理論把圍巖與支護(hù)分開研究。圍巖當(dāng)作荷載支護(hù)作為承載結(jié)構(gòu)，建立所謂荷載-結(jié)構(gòu)體系。這種認(rèn)識(shí)實(shí)質(zhì)上是認(rèn)為支護(hù)對(duì)控制圍巖變形、松動(dòng)、垮落無(wú)能為力。而現(xiàn)代支護(hù)理論把圍巖與支護(hù)視作不可分割的統(tǒng)一體，二者組成“圍巖-支護(hù)”體系而共同參與工作。支護(hù)結(jié)構(gòu)不僅能承受所謂“圍巖荷載”，同時(shí)也有助于維護(hù)圍巖穩(wěn)定，支護(hù)在限制圍巖變形的過(guò)程中，具有某種主動(dòng)性。

(3）計(jì)算簡(jiǎn)圖上：傳統(tǒng)支護(hù)理論與一般地面結(jié)構(gòu)沒有本質(zhì)差別，首先要確定作用于支護(hù)上的荷載，然后按一般結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，簡(jiǎn)圖如圖a；而現(xiàn)代支護(hù)理論計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖b。荷載是巖體地應(yīng)力，它由圍巖與支護(hù)共同承擔(dān)。只有在巖體開挖后的瞬間把支護(hù)加上才有可能，只有錨噴支護(hù)才能采用這樣的計(jì)算簡(jiǎn)圖。（因?yàn)殄^噴支護(hù)是緊貼巖面的，不僅快速也沒有回填在實(shí)踐工程中，一些隧道由于超挖嚴(yán)重，在二次支護(hù)后留下回填空間的做法，顯然違背了現(xiàn)代支護(hù)理論的要求，留下了工程隱患。）☆在圍巖與支護(hù)的統(tǒng)一體中，圍巖所占的比重最大，起的作用也最大，它是承載地應(yīng)力主體，對(duì)隧道穩(wěn)定起著決定性的作用。必須注意：(1）重視巖體的整體穩(wěn)定，不要把隧道修在滑坡體中，隧道口不要大削坡，盡量做到小開口早進(jìn)洞。(2）選擇支護(hù)時(shí)機(jī)、支護(hù)強(qiáng)度、預(yù)應(yīng)力大小，控制圍巖產(chǎn)生有限的應(yīng)力松弛或進(jìn)入塑性狀態(tài)，又不致大規(guī)模喪失穩(wěn)定，有效地調(diào)動(dòng)圍巖的自承自穩(wěn)能力。(3）支護(hù)作用僅限于調(diào)整圍巖應(yīng)力、阻止局部失穩(wěn)、控制圍巖變形、實(shí)現(xiàn)某種運(yùn)營(yíng)功能的手段，過(guò)強(qiáng)的支護(hù)對(duì)于維護(hù)圍巖穩(wěn)定并無(wú)必要。☆隧道修建的全過(guò)程始終堅(jiān)持監(jiān)控量測(cè)，預(yù)測(cè)隧道的穩(wěn)定性和最終位移，進(jìn)行反饋分析。它是了解圍巖與支護(hù)的工作狀態(tài)，評(píng)價(jià)隧道開挖方案和支護(hù)時(shí)機(jī)的合理性，支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇的正確性的基本依據(jù)，也是修改設(shè)計(jì)參數(shù)，決定新的支護(hù)形式和支護(hù)參數(shù)，或進(jìn)行第二次支護(hù)的基本依據(jù)。錨噴支護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)、光面爆破構(gòu)成了新奧法的三大技術(shù)支柱，是現(xiàn)代支護(hù)理論賴以實(shí)現(xiàn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。不是說(shuō)在實(shí)際工程中只要采用以錨噴支護(hù)為代表的三項(xiàng)技術(shù)，就是實(shí)現(xiàn)了新奧法。只有在設(shè)計(jì)施工全過(guò)程中認(rèn)真地實(shí)施上述原則，同時(shí)采用這三項(xiàng)技術(shù)的地下工程作業(yè)，才算真正的新奧法施工，才能獲得工程質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益的完美統(tǒng)一。四、錨噴支護(hù)特點(diǎn)

1、及時(shí)性由于工藝本身的原因，它能支護(hù)及時(shí)迅速，加之噴射混凝土的早強(qiáng)和全面密貼性能，保證支護(hù)的及時(shí)性和有效性。

及時(shí)性能給圍巖提供支護(hù)抗力，改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)，使圍巖由二向應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)槿驊?yīng)力狀態(tài)，從而使圖應(yīng)力圓右移。巖體抗剪強(qiáng)度上移，提高了巖體的穩(wěn)定性。

2、緊貼性粘結(jié)力一般可達(dá)7MPa?？僧a(chǎn)生三種作用：(1)“聯(lián)鎖”作用。將被裂隙分割的巖塊粘聯(lián)在一起，保持了巖塊間咬合。(2)“復(fù)合”作用。圍巖與支護(hù)結(jié)成一個(gè)復(fù)合體，保證二者在徑向和切向上都共同工作。有利于圍巖和支護(hù)承載能力的發(fā)揮。結(jié)構(gòu)上可以認(rèn)為噴層與圍巖是剛性支座接觸，在等荷載作用下，彎矩值減小。(3)“增強(qiáng)”作用。噴射混凝土射入圍巖裂隙，充填圍巖凹穴，與圍巖緊密粘貼，提高了圍巖的強(qiáng)度，減少了圍巖應(yīng)力集中。

3、柔韌性錨噴支護(hù)屬柔性支護(hù)。雖噴射混凝土是一種脆性材料，但由于施工工藝上的特點(diǎn)，噴射混凝土與巖體緊密粘貼，使它有可能噴得很薄，所以呈現(xiàn)一定柔性，此柔性可通過(guò)分次噴層的方法進(jìn)一步發(fā)揮。錨桿也屬柔性支護(hù)，因其加固的巖體，可以允許巖體有較大的變形而不破壞，甚至能同被加固的巖體作整體移動(dòng)，并且仍能保持相當(dāng)大的支護(hù)抗力。

分析曲線：

巖石特性曲線—從彈塑性理論分析：地下洞室開挖后，在圍巖不致松散的前提下，維護(hù)洞室穩(wěn)定所需的支承抗力隨塑性區(qū)的增大而減少。

支護(hù)特征曲線：如果支護(hù)太“剛”，不能充分利用地層抗力而使支護(hù)承受相當(dāng)大的徑向荷載；反之，如果支護(hù)太“柔”，則會(huì)導(dǎo)致圍巖松動(dòng)，形成松動(dòng)壓力，也會(huì)使支護(hù)上所受的荷載明顯增大。結(jié)論：錨噴支護(hù)易調(diào)節(jié)圍巖變形，能有控制地允許圍巖塑性區(qū)有適度的發(fā)展，以發(fā)揮圍巖自承能力。實(shí)踐表明，錨噴支護(hù)的柔性“卸壓”作用，對(duì)發(fā)揮圍巖的自承力和改善支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)是十分有利的。

4、深入圍巖內(nèi)部加固錨桿能深入巖體內(nèi)部一定深度加固圍巖。按一定方式、間距布置的錨桿群（系統(tǒng)錨桿），可以提高圍巖錨固區(qū)的強(qiáng)度和整體性，改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)，制止圍巖松動(dòng)，它與圍巖結(jié)合成承載圈，充分調(diào)動(dòng)和增強(qiáng)圍巖的自承能力。

5、支護(hù)組合和設(shè)置時(shí)間的靈活性（1）錨噴支護(hù)的類型和參數(shù)可根據(jù)各段不同的地質(zhì)條件隨時(shí)調(diào)整。洞室圍巖地質(zhì)條件千變?nèi)f化，錨噴支護(hù)可隨時(shí)調(diào)整參數(shù)。另外，錨噴支護(hù)易于實(shí)施圍巖整體破壞整體加固、局部破壞局部加固的原則，以適應(yīng)不同的需要和大幅度地降低工程費(fèi)用。（2）支護(hù)組合和設(shè)置時(shí)間的可分性錨噴支護(hù)的設(shè)置可以一次完成，也可以分次完成。這樣的工藝特征有利于支護(hù)實(shí)現(xiàn)“先柔后剛”，逐步增強(qiáng)”的效果，更好地發(fā)揮圍巖自承能力，也有利于發(fā)揮噴層的強(qiáng)度、節(jié)省支護(hù)材料用量。（3）廣泛的適用性

6、密封性由于噴射混凝土的及時(shí)性和緊貼性，因此能及時(shí)封閉圍巖的暴露面，阻止圍巖的潮解和風(fēng)化。對(duì)于保護(hù)和抑制膨脹性巖層和易風(fēng)化巖層的強(qiáng)度過(guò)度喪失有特別的效果。五、錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)類型、設(shè)計(jì)、施工錨噴支護(hù)是指錨桿支護(hù)、噴射混凝土支護(hù)以及它們與其他支護(hù)結(jié)構(gòu)的組合。類型有：錨桿支護(hù)；噴射混凝土支護(hù)；錨桿噴射混凝土支護(hù)；鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)；錨桿、鋼網(wǎng)、鋼架噴射混凝土支護(hù)；錨桿、鋼網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)；）預(yù)應(yīng)力錨桿、鋼網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)。錨噴支護(hù)作用原理１.錨桿支護(hù)作用原理（1）懸吊作用原理（２）組合梁作用原理組合梁實(shí)質(zhì)是把層狀巖體看成一種梁．用錨桿將各層巖石錨固成組合梁，層間摩擦阻力增大，從而增加了組合梁的抗彎強(qiáng)度和承載能力(3）擠壓加固作用原理拱形壓縮帶作用1-錐形體壓縮區(qū)2-連續(xù)壓縮帶錨噴支護(hù)的施工1.錨桿施工要求（１）錨桿應(yīng)均勻布置，在巖面上排成矩形或菱形，錨桿間距不應(yīng)大于錨桿長(zhǎng)度的1/2，以有利于相鄰錨桿共同作用；（２）錨桿方向控制；（３）錨桿眼深與作業(yè)規(guī)程和所使用的錨桿相一致；（４）錨桿眼必須用壓氣吹凈孔底巖粉、碎渣和積水保證錨固質(zhì)量；（５）錨桿直徑應(yīng)與錨固力的要求相適應(yīng)；（６）保證錨桿有足夠的錨固力。2.錨桿施工工藝（１）鋼筋砂漿錨桿；(先灌后錨和先錨后灌）材料配合比；鉆孔；注漿與安裝錨桿。（２）樹脂錨桿；（３）內(nèi)注漿錨桿。樹脂錨桿安裝工藝錨噴支護(hù)工藝流程六、錨桿（一）錨桿類型1、全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿：如普通水泥砂漿錨桿、早強(qiáng)水泥砂漿錨桿、中空注漿錨桿、自鉆式注漿錨桿。2、端頭錨固型錨桿,按結(jié)構(gòu)可分為：機(jī)械式內(nèi)錨頭（如楔縫式錨桿、倒楔式錨桿、脹殼式錨桿）粘結(jié)式內(nèi)錨頭（水泥砂漿內(nèi)錨頭，快硬水泥卷內(nèi)錨頭，樹脂藥包內(nèi)錨頭）3、摩擦型錨桿（如縫管式錨桿、楔管式錨桿、水脹錨桿）4、預(yù)應(yīng)力錨桿：☆隧道工程的永久支護(hù)必須采用全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿和預(yù)應(yīng)力注漿錨桿。其他型式錨桿通常只能作為臨時(shí)支護(hù)，只有證明全孔注漿飽滿的才能用于永久支護(hù)。（二）隧道及邊坡工程中常用的幾種錨桿

1、水泥砂漿錨桿水泥砂漿錨桿由水泥砂漿、桿體、墊板和螺母組成。桿體可以用帶肋鋼筋或高強(qiáng)度玻纖樹脂實(shí)心或空心管。墊板可以用金屬材料，也可以用工程塑料。

特點(diǎn)：具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工、安裝方便，價(jià)格便宜，對(duì)圍巖的適用性強(qiáng)，具有一定錨固力，使用較廣泛。安裝后要有一個(gè)養(yǎng)護(hù)過(guò)程不能承載。工藝簡(jiǎn)陋，易導(dǎo)致注漿不密實(shí)。沿海發(fā)達(dá)地區(qū)已被中空注漿錨桿取代。砂漿錨桿結(jié)構(gòu)

2、早強(qiáng)水泥砂漿錨桿與水泥砂漿錨桿的唯一區(qū)別是注漿材料。早強(qiáng)砂漿由硫鋁酸鹽早強(qiáng)水泥、砂、早強(qiáng)劑配制而成，一般在2～4h就具有50kN左右的錨固力。在軟弱、破碎、自穩(wěn)時(shí)間短的圍巖中顯示出一定的優(yōu)越性。

3、快硬水泥卷內(nèi)錨頭錨桿由快硬水泥卷（錨固劑）、桿體、墊板、螺母、排氣管組成。

快硬水泥卷的構(gòu)造如圖所示，由快硬水泥、濾紙筒、玻璃纖維紗網(wǎng)組成。有三個(gè)主要參數(shù)：：快硬水泥卷直徑，與鉆孔相配合，比鉆孔直徑小6～

8mm，以利水泥卷推送。

L：快硬水泥卷總長(zhǎng)度。該值由內(nèi)錨固段長(zhǎng)度l確定，按下式計(jì)算：

式中：d―鉆孔直徑；―桿體直徑；k―富余系數(shù)，取1.05～

1.1。

4、中空注漿錨桿與水泥砂漿錨桿的最大差別是所用桿體不同，水泥砂漿錨桿采用帶肋鋼筋，為實(shí)心桿體。中空注漿錨桿采用冷軋左旋螺紋桿體，為空心管。中空注漿錨桿利用桿體中空管道進(jìn)行注漿，漿液直達(dá)孔底，能保證注漿飽滿。注漿錨桿分無(wú)壓注漿和壓力注漿，注漿時(shí)采用封堵技術(shù)的為壓力注漿，否則為無(wú)壓注漿。

5、自鉆式注漿錨桿在中空注漿錨桿的前端安裝一個(gè)鉆頭就成為自鉆式注漿錨桿，它由中空桿體4、墊板2、螺母1、連接器5、排氣管3和鉆頭6組成。自鉆式錨桿適于鉆孔過(guò)程易塌孔，而且必須采用套管跟進(jìn)的復(fù)雜地層。

這種錨桿將鉆孔、注漿及錨固等功能一體化，在隧道超前支護(hù)系統(tǒng)及高地應(yīng)力、大變形隧道的變形控制等工程中均取得良好效果。但是價(jià)格較高，使用范圍受到限制。普通內(nèi)注式注漿錨桿結(jié)構(gòu)端錨內(nèi)注式注漿錨桿結(jié)構(gòu)

楔縫式內(nèi)錨頭錨桿D-鉆孔直徑；φ-錨桿桿體直徑；δ-錨桿桿體楔縫寬度；b-楔塊端頭厚度；α-楔塊的楔角；h-楔塊長(zhǎng)度；h1-楔頭兩翼嵌入鉆孔壁長(zhǎng)度；n-楔縫兩翼嵌入鉆孔壁深度A楔塊桿體墊板螺母h1hadnDδφ

脹殼式內(nèi)錨頭鋼絞線預(yù)應(yīng)力錨索1-導(dǎo)向帽；2-六棱錨塞；3-外夾片；4-擋圈；5-頂簧；6-套管；7-排氣管；8-粘結(jié)砂漿；9-現(xiàn)澆混凝土支墩；10-墊板；11-錨環(huán)；12-錨塞；13-錐筒；14-頂簧套筒；15-托圈123456789101112131415內(nèi)錨固（頭）段張拉段外錨固（頭）段玻璃鋼錨桿

礦用錨索

高強(qiáng)度塑料托盤

樹脂錨固劑

金屬網(wǎng)

普通中空錨桿錨桿間距Ｄ取以下兩式較小者：錨桿長(zhǎng)度Ｌ取以下兩式較大者：自進(jìn)中空注漿錨桿鋼質(zhì)漲殼中空注漿錨桿

七、預(yù)應(yīng)力描桿（索）預(yù)應(yīng)力錨桿由外錨頭、錨桿體和內(nèi)錨固段組成，統(tǒng)稱預(yù)應(yīng)力錨固體系。圖的外錨頭由鋼筋混凝土墊墩、鋼墊板、巖錨錨板、夾片和導(dǎo)向鋼管等部件組成，它是實(shí)現(xiàn)張拉和鎖定的裝置。八、噴射混凝土支護(hù)

1、噴射混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求噴土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15；對(duì)于豎井及重要隧道和斜井工程，噴射混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度不應(yīng)低于20；噴射混凝土1d齡期的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于5MPa。鋼纖維噴射混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20，其抗拉強(qiáng)度不應(yīng)低于2MPa，抗彎強(qiáng)度不應(yīng)低于6MPa。

2、噴射混凝土支護(hù)厚度噴射混凝土支護(hù)厚度，最小不應(yīng)低于50mm，最大不宜超過(guò)200mm。由于噴射混凝土收縮較大，若其厚度小于50mm，噴層中的粗骨料含量少，更容易引起收縮開裂。噴層過(guò)薄也不足以抵抗巖塊的移動(dòng)，常出現(xiàn)局部開裂或剝落。近年，對(duì)噴射混凝土支護(hù)使用情況的調(diào)查結(jié)果也表明，支護(hù)局部開裂剝落者，其厚度多在50mm以下。故有噴射混凝土支護(hù)厚度不小于50mm的規(guī)定。噴層具有一定的柔性。特別在軟巖中的初期支護(hù)，如果噴層過(guò)厚，會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的變形壓力，導(dǎo)致噴層破壞，這是不經(jīng)濟(jì)的。在這種情況下，配置鋼筋和調(diào)整錨桿參數(shù)不僅能滿足支護(hù)抗力要求，而且也比較經(jīng)濟(jì)。因此，規(guī)定噴射厚度一般不應(yīng)超過(guò)200mm。

3、鋼纖維噴射混凝土鋼纖維噴射混凝土的一系列性能都優(yōu)于普通噴射混凝土，特別是它具有良好韌性（即從加荷開始直至試件完全破壞所作的總功，常以荷載撓度與橫坐標(biāo)軸所包絡(luò)的面積表示），約比素噴混凝土提高10～50倍，抗沖擊能力約比素噴混凝土提高380倍。故在膨脹巖體高地應(yīng)力隧洞和受上層施工影響的地下工程中，宜采用鋼纖維噴射混凝土支護(hù)。鋼纖維噴射混凝土用的鋼纖維應(yīng)遵守下面規(guī)定：普通碳素鋼纖維的抗拉強(qiáng)度不得低于380MPa。鋼纖維的直徑宜為0.3～0.5mm。當(dāng)纖維體積百分率不變時(shí)，纖維直徑增大，則纖維在混凝土中的分布間距也增大；反之，纖維直徑越小，纖維間距也隨之減小。纖維間距越小，對(duì)混凝土裂縫擴(kuò)展的約束能力也就越強(qiáng)，使混凝土的各種性能更能得到強(qiáng)化。但纖維直徑太小，使纖維添加和鋼纖維混凝土的攪拌和施工發(fā)生困難。其最佳直徑約為0.3～0.5mm。長(zhǎng)度宜為20～25mm，最長(zhǎng)不要超過(guò)25mm。鋼纖維的摻量宜為干混合料重量的（3～6)％。鋼纖維噴射混凝土所用水泥標(biāo)號(hào)不宜低于32.5級(jí)，骨料粒徑不宜大于10mm，粒徑越大，鋼纖維分布的均勻性越差。噴砂漿支護(hù)；(10--10mm;C7.5)

噴射混凝土支護(hù)；(30--200mm;C15,C20)

錨噴支護(hù)；錨噴網(wǎng)支護(hù)；(150*150mm;2.5—10mm;>30mm)

錨注噴射混凝土支護(hù)。噴射混凝土支護(hù)結(jié)構(gòu)

噴射混凝土施工

1.噴射混凝土施工工藝

干式噴射法

噴射混凝土施工可分為：潮式噴射法

濕式噴射法

注漿施工工藝流程細(xì)骨料粗骨料水泥攪拌機(jī)干式噴射機(jī)速凝劑壓縮空氣水噴頭

干噴工藝流程１－濕石子；２－濕砂子；３－篩子；４－磅秤；５－攪拌機(jī)；６－水泥；７－篩子；８－運(yùn)料小車；９－料盤；１０－上料機(jī)；１１－噴射機(jī)；１２－雙水環(huán)；１３－噴頭；１４－水箱；１５－壓氣包；１６－電源；１７速凝劑潮噴法噴射混凝土工藝流程圖細(xì)骨料

粗骨料

水泥

水

外加劑

攪拌機(jī)

濕式

噴射機(jī)

壓縮空氣

速凝劑

-

濕噴工藝流程

2.噴射混凝土的機(jī)具設(shè)備轉(zhuǎn)子２型混凝土噴射機(jī)ＨＰＣ－Ｖ型混凝土噴射機(jī)ＰＣ５Ｂ型混凝土噴射機(jī)混凝土噴射機(jī)

混凝土濕噴機(jī)

3.噴射混凝土的主要工藝參數(shù)（１）工作壓力；（２）水壓；（３）水灰比