公路隧道新奧法施工技術培訓(附簡圖)

1、公路隧道新奧法施工技術培訓（附簡圖） 2017.11.15一、新奧法的基本概念新奧法是應用巖體力學理論，以維護和利用圍巖的自承能力為基點，采用錨桿和噴射混凝土為主要支護手段，及時進行支護，控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支護體系的組成部分，并通過對圍巖和支護的量測、監(jiān)控來指導隧道施工和地下工程設計施工的方法和原則。新奧法施工方法包括全斷面法、臺階法、環(huán)形開挖留核心土法、中隔墻法（簡稱CD法）和交叉中隔墻法（簡稱CRD法）、雙側壁導坑法。二、新奧法施工的要點（一）在隧道的整個支護體系中，圍巖是承載結構的一部分，施工中要合理利用圍巖的自承能力，保持圍巖的穩(wěn)定；（二）隧道開挖時，應盡可能減輕對隧道圍

2、巖的擾動或盡可能不破壞圍巖的強度。（三）允許圍巖有一定的變形，初期支護應盡量做成柔性的，以便與圍巖緊密接觸，共同變形和共同承載，充分圍巖的自身承載作用。（四）洞室開挖后及時施作初期支護，封閉圍巖表面，抑制圍巖體的早期變形，待圍巖穩(wěn)定后，再進行二次襯砌，但遇軟弱圍巖特別是洞口段襯砌要緊跟。（五）隧道的幾何形狀必須滿足在靜力學上作為圓筒結構的計算條件，因此,要盡可能使結構做得圓順(如做成圓形或橢圓形的),不產(chǎn)生突出的拐角,避免產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象。同時,盡早使襯砌結構閉合(封底)，以形成承載環(huán)；（六）對隧道周邊進行位移收斂量測是施工過程中必不可少的一個重要環(huán)節(jié)，從現(xiàn)場量測反饋信息及時修改設計和施工方案

3、。（七）對外層襯砌周圍巖體的滲水，要通過足夠的“排堵措施”予以解決，如在兩層襯砌之間設置中間防水層等。三、新奧法施工方法全斷面法（一）全斷面法的概念及適用條件全斷面法全稱為“全斷面一次開挖法”，即按隧道設計斷面輪廓一次開挖成型的方法，如圖1所示。全斷面法常適用于級硬巖的石質隧道，可采用深孔爆破施工。圖1 全斷面施工方法1-全斷面開挖；2-錨噴支護；3-模筑混凝土（二）全斷面法的優(yōu)缺點優(yōu)點：較大的作業(yè)空間，有利于采用大型配套機械化作業(yè)，提高施工速度，工序少，干擾少，便于施工組織與管理，采用深孔爆破時，可加快掘進速度，對圍巖的震動次數(shù)較少，有利于圍巖穩(wěn)定。缺點：由于開挖面較大，圍巖相對穩(wěn)定性降低，

4、且每循環(huán)工作量相對較大，要求施工單位有較強的開挖、出渣與運輸及支護能力，采用深孔爆破時，產(chǎn)生的爆破震動較大，對鉆爆設計和控制爆破作業(yè)要求較高。（三）全斷面施工工序1.用鉆孔臺車鉆眼，然后裝藥、聯(lián)接導火線；2.退出鉆孔臺車，引爆炸藥，開挖出整個隧道斷面；3.排除危石；4.噴射拱圈混凝土，必要時安設拱部錨桿；5.用裝碴機將石碴裝入運輸車輛，運出洞外；6.噴射邊墻混凝土，必要時安設邊墻錨桿；7.根據(jù)需要可噴第二層混凝土和隧道底部混凝土；8.開始下一輪循環(huán)；9.通過量測判斷圍巖和初期支護的變形，待基本穩(wěn)定后，施作二次模注混凝土襯砌。（四）全斷面施工注意問題1.加強對開挖面前方的工程地質和水文地質的調查

5、。2.各工序機械設備要配套。3.加強各種輔助施工方法的設計和施工檢查。4.重視和加強對施工操作人員的技術培訓。5.在選擇支護類型時，應優(yōu)先考慮錨桿和噴射混凝土、掛網(wǎng)、拱架等支護型式。臺階法（一）臺階法的概念及適用條件是新奧法中適用性最廣的施工方法，多適用于、級圍巖中。它將斷面分成上半斷面和下半斷面兩部分分別進行開挖，如圖2所示，隨著臺階長度的調整，它幾乎可以用于所有的地層。根據(jù)臺階的長度，它有長臺階法、短臺階法和超短臺階法三種方式。圖2 臺階施工方法1上半部開挖 2拱部噴錨支護 3拱部襯砌 4下半部中央部開挖 5邊墻部開挖 6邊墻部噴錨支護及襯砌圖3 臺階法a)長臺階法 b)短臺階法 c)超短

6、臺階法（1）長臺階法 如圖3a，上、下開挖斷面相距較遠，一般上臺階超前50m以上或大于5倍洞寬。施工時，上、下部可配備同類機械進行平行作業(yè)。當機械不足時也可用一套機械設備交替作業(yè)，即在上半斷面開挖一個進尺，然后再在下斷面開挖一個進尺。當隧道長度較短時，亦可先將上半斷面全部挖通后，再進行下半斷面施工，習慣上又稱為“半斷面法”。（2）短臺階法 如圖3b，這種方法也是分成上下兩個斷面開挖，兩個斷面相距較近，一般上臺階長度小于5倍但大于11.5倍洞寬，或550m，上下斷面基本上可以采用平行作業(yè)，其作業(yè)順序和長臺階法相同。短臺階法能縮短支護結構閉合的時間，改善初期支護的受力條件，當遇到軟弱圍巖時需慎重考

7、慮，必要時應采用輔助施工措施穩(wěn)定開挖工作面，以保證施工安全。（3）超短臺階法 如圖3c，這是一種適于在軟弱地層中開挖的施工方法，一般在膨脹性圍巖及土質地層中采用。為了盡快形成初期閉合支護以穩(wěn)定圍巖，上下臺階之間的距離進一步縮短，上臺階僅超前35m，不能平行作業(yè)，只能采用交替作業(yè)，因而施工進度會受到很大的影響。在軟弱圍巖中采用超短臺階法施工時應特別注意開挖工作面的穩(wěn)定性，必要時可對圍巖采用預加固或預支護措施，如向圍巖中注漿或打入超前水平小導管等。（二）臺階法的優(yōu)缺點優(yōu)點：開挖具有足夠的作業(yè)空間和較快的施工速度，有利于穩(wěn)定，上部開挖支護后，下部作業(yè)較安全。缺點：上下部作業(yè)互相干擾，臺階開挖會增加對

8、圍巖的擾動次數(shù)等。（三）臺階法注意問題1.臺階數(shù)不宜過多，臺階長度要適當，一般以一個臺階垂直開挖到底，保持平臺長2.5m3m為好。2.個別破碎地段可配合噴錨支護和掛網(wǎng)施工。3.上部開挖時，因臨空面較大，易使爆破面渣塊較大，不利于裝渣，應適當密布中小炮孔。4.采用臺階法開挖關鍵問題是臺階的劃分形式。臺階劃分要求做到爆破后渣量較大，鉆孔作業(yè)面與出渣運輸干擾少。分部開挖法（一）分部開挖法的概念及適用條件又稱環(huán)形開挖留核心土法，適用于一般土質或易坍塌的軟弱圍巖地段。上部留核心土可以支擋開挖工作面，增強開挖工作面的穩(wěn)定，施工安全性較好。一般環(huán)形開挖進尺為0.5m1.0m，不宜過長，上下臺階可用單臂掘進機

9、開挖，開挖和支護順序如圖4所示。圖4 臺階分部開挖法1上弧形導坑開挖 2拱部噴錨支護 3拱部襯砌 4中核開挖 5下部開挖 6邊墻部噴錨支護及襯砌 7灌筑仰拱（二）分部開挖法的優(yōu)缺點優(yōu)點：與超短臺階法相比，臺階的長度可以加長，相當于短臺階法的臺階長度，減少了上下臺階的施工干擾，施工速度可加快。而且較側臂導坑法的機械化程度高。缺點：開挖中圍巖要經(jīng)受多次擾動，而且斷面分塊多，支護結構形成全斷面封閉的時間長，將可能使圍巖變形增大，需要結合輔助施工措施對開挖工作面及其前方巖體進行預支護或預加固。單側壁導坑法 （一）單側壁導坑法的適用條件適用于圍巖穩(wěn)定性較差（如軟弱松散圍巖），隧道跨度較大，地表沉陷難于控

10、制地段。該法確定側壁導坑的尺寸很重要，一般側壁導坑的寬度不宜超過0.5倍洞寬，高度以到起拱線為宜，導坑可分二次開挖和支護，不需要架設工作平臺，人工架立鋼支撐也較方便，開挖和支護順序如圖5所示。圖5 單側壁導坑法1側壁導坑開挖 2側壁導坑錨噴支護及設置中壁墻臨時支撐 3后行部分上臺階開挖 4后行部分下臺階開挖 5后行部分噴錨支護 6拆除中壁墻 7灌筑仰拱 8灌筑洞周襯砌（二）單側壁導坑法的優(yōu)缺點優(yōu)點：是通過形成閉合支護的側導坑將隧道斷面的跨度一分為二，有效地避免了大跨度開挖造成的不利影響，明顯地提高了圍巖的穩(wěn)定性。缺點：是因為要施作側壁導坑的內側支護，隨后又要拆除，增加了工程造價。雙側壁導坑法（

11、一）雙側壁導坑法的概念及適用條件又稱眼鏡工法，適用于在軟弱圍巖中，當隧道跨度更大（如三車道公路隧道等）或因環(huán)境要求，且要求嚴格控制地表沉陷地段。開挖和支護順序如圖6所示。導坑尺寸擬定的原則同單側壁導坑法，但寬度不宜超過斷面最大跨度的1/3。左、右側導坑應錯開開挖，以避免在同一斷面上同時開挖而不利于圍巖穩(wěn)定。圖6 雙側壁導坑法1側壁導坑開挖 2側壁導坑錨噴支護及設置中壁墻臨時支撐 3后行部分上臺階開挖 4后行部分下臺階開挖 5后行部分噴錨支護 6拆除中壁墻 7灌筑仰拱 8灌筑洞周襯砌（二）雙側壁導坑法的優(yōu)缺點雙側壁導坑法雖然開挖斷面分塊多一點，對圍巖的擾動次數(shù)增加，且初期支護全斷面閉合的時間延長，但每個分塊都是在開挖后立即各自閉合的，所以在施工期間變形幾乎不發(fā)展。該法施工安全，但進度慢，成本高。其他施工方法中隔墻法（簡稱“CD”法）和交叉中隔墻法（簡稱“CRD”法）是兩種適用于軟弱地層的施工方法，特別是對于控制地表沉陷有很好的效果，一般主要用于城市地下鐵道施工中，因其造價高，故在山嶺隧道中很少采用，但在特殊情形中，也可采用，如膨脹土地