隧道新奧法施工工法要點(diǎn)及問題處理9p

1、隧道新奧法施工 一、新奧法的基本概念新奧法是應(yīng)用巖體力學(xué)理論，以維護(hù)和利用圍巖的自承能力為基點(diǎn)，采用錨桿和噴射混凝土為主要支護(hù)手段，及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分，并通過對(duì)圍巖和支護(hù)的量測(cè)、監(jiān)控來指導(dǎo)隧道施工和地下工程設(shè)計(jì)施工的方法和原則。新奧法施工方法包括全斷面法、臺(tái)階法、環(huán)形開挖留核心土法、中隔墻法（簡(jiǎn)稱CD法）和交叉中隔墻法（簡(jiǎn)稱CRD法）、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。二、新奧法施工的要點(diǎn)（一）在隧道的整個(gè)支護(hù)體系中，圍巖是承載結(jié)構(gòu)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(shí)，應(yīng)盡可能減輕對(duì)隧道圍巖的擾動(dòng)或盡可能不破壞圍巖的強(qiáng)度。（三）允

2、許圍巖有一定的變形，初期支護(hù)應(yīng)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(shí)施作初期支護(hù)，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(jìn)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(xué)上作為圓筒結(jié)構(gòu)的計(jì)算條件，因此,要盡可能使結(jié)構(gòu)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(yīng)力集中現(xiàn)象。同時(shí),盡早使襯砌結(jié)構(gòu)閉合(封底)，以形成承載環(huán)；（六）對(duì)隧道周邊進(jìn)行位移收斂量測(cè)是施工過程中必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，從現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)反饋信息及時(shí)修改設(shè)計(jì)和施工方案。（七）對(duì)外層襯砌周圍巖體的滲水，要通過足

3、夠的“排堵措施”予以解決，如在兩層襯砌之間設(shè)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(shè)計(jì)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(jí)硬巖的石質(zhì)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(hù)；3-模筑混凝土（二）全斷面法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：較大的作業(yè)空間，有利于采用大型配套機(jī)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(shí)，可加快掘進(jìn)速度，對(duì)圍巖的震動(dòng)次數(shù)較少，有利于圍巖穩(wěn)定。缺點(diǎn)：由于開挖面較大，圍巖相對(duì)穩(wěn)定性降低，且每循環(huán)工作量相對(duì)較大，要求施工單位有較強(qiáng)

4、的開挖、出渣與運(yùn)輸及支護(hù)能力，采用深孔爆破時(shí)，產(chǎn)生的爆破震動(dòng)較大，對(duì)鉆爆設(shè)計(jì)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(tái)車鉆眼，然后裝藥、聯(lián)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；4.噴射拱圈混凝土，必要時(shí)安設(shè)拱部錨桿；5.用裝碴機(jī)將石碴裝入運(yùn)輸車輛，運(yùn)出洞外；6.噴射邊墻混凝土，必要時(shí)安設(shè)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(cè)判斷圍巖和初期支護(hù)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(qiáng)對(duì)開挖面前方的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)的調(diào)查。2.各工序機(jī)械設(shè)備要配套。3.加強(qiáng)各種輔

5、助施工方法的設(shè)計(jì)和施工檢查。4.重視和加強(qiáng)對(duì)施工操作人員的技術(shù)培訓(xùn)。5.在選擇支護(hù)類型時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮錨桿和噴射混凝土、掛網(wǎng)、拱架等支護(hù)型式。臺(tái)階法（一）臺(tái)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(jí)圍巖中。它將斷面分成上半斷面和下半斷面兩部分分別進(jìn)行開挖，如圖2所示，隨著臺(tái)階長(zhǎng)度的調(diào)整，它幾乎可以用于所有的地層。根據(jù)臺(tái)階的長(zhǎng)度，它有長(zhǎng)臺(tái)階法、短臺(tái)階法和超短臺(tái)階法三種方式。圖2 臺(tái)階施工方法1上半部開挖 2拱部噴錨支護(hù) 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(hù)及襯砌圖3 臺(tái)階法a)長(zhǎng)臺(tái)階法 b)短臺(tái)階法 c)超短臺(tái)階法（1）長(zhǎng)臺(tái)階法 如圖3a，上、下開挖

6、斷面相距較遠(yuǎn)，一般上臺(tái)階超前50m以上或大于5倍洞寬。施工時(shí)，上、下部可配備同類機(jī)械進(jìn)行平行作業(yè)。當(dāng)機(jī)械不足時(shí)也可用一套機(jī)械設(shè)備交替作業(yè)，即在上半斷面開挖一個(gè)進(jìn)尺，然后再在下斷面開挖一個(gè)進(jìn)尺。當(dāng)隧道長(zhǎng)度較短時(shí)，亦可先將上半斷面全部挖通后，再進(jìn)行下半斷面施工，習(xí)慣上又稱為“半斷面法”。（2）短臺(tái)階法 如圖3b，這種方法也是分成上下兩個(gè)斷面開挖，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(zhǎng)臺(tái)階法相同。短臺(tái)階法能縮短支護(hù)結(jié)構(gòu)閉合的時(shí)間，改善初期支護(hù)的受力條件，當(dāng)遇到軟弱圍巖時(shí)需慎重考慮，必要時(shí)應(yīng)采用輔助施工措施穩(wěn)定開挖工作面

7、，以保證施工安全。（3）超短臺(tái)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(zhì)地層中采用。為了盡快形成初期閉合支護(hù)以穩(wěn)定圍巖，上下臺(tái)階之間的距離進(jìn)一步縮短，上臺(tái)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(jìn)度會(huì)受到很大的影響。在軟弱圍巖中采用超短臺(tái)階法施工時(shí)應(yīng)特別注意開挖工作面的穩(wěn)定性，必要時(shí)可對(duì)圍巖采用預(yù)加固或預(yù)支護(hù)措施，如向圍巖中注漿或打入超前水平小導(dǎo)管等。（二）臺(tái)階法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：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(hù)后，下部作業(yè)較安全。缺點(diǎn)：上下部作業(yè)互相干擾，臺(tái)階開挖會(huì)增加對(duì)圍巖的擾動(dòng)次數(shù)等。（三）臺(tái)階法注意問題1.

8、臺(tái)階數(shù)不宜過多，臺(tái)階長(zhǎng)度要適當(dāng)，一般以一個(gè)臺(tái)階垂直開挖到底，保持平臺(tái)長(zhǎng)2.5m3m為好。2.個(gè)別破碎地段可配合噴錨支護(hù)和掛網(wǎng)施工。3.上部開挖時(shí)，因臨空面較大，易使爆破面渣塊較大，不利于裝渣，應(yīng)適當(dāng)密布中小炮孔。4.采用臺(tái)階法開挖關(guān)鍵問題是臺(tái)階的劃分形式。臺(tái)階劃分要求做到爆破后渣量較大，鉆孔作業(yè)面與出渣運(yùn)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(zhì)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(qiáng)開挖工作面的穩(wěn)定，施工安全性較好。一般環(huán)形開挖進(jìn)尺為0.5m1.0m，不宜過長(zhǎng)，上下臺(tái)階可用單臂掘進(jìn)機(jī)開挖，開挖和支護(hù)順序如圖4所示。圖4 臺(tái)階

9、分部開挖法1上弧形導(dǎo)坑開挖 2拱部噴錨支護(hù) 3拱部襯砌 4中核開挖 5下部開挖 6邊墻部噴錨支護(hù)及襯砌 7灌筑仰拱（二）分部開挖法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：與超短臺(tái)階法相比，臺(tái)階的長(zhǎng)度可以加長(zhǎng)，相當(dāng)于短臺(tái)階法的臺(tái)階長(zhǎng)度，減少了上下臺(tái)階的施工干擾，施工速度可加快。而且較側(cè)臂導(dǎo)坑法的機(jī)械化程度高。缺點(diǎn)：開挖中圍巖要經(jīng)受多次擾動(dòng)，而且斷面分塊多，支護(hù)結(jié)構(gòu)形成全斷面封閉的時(shí)間長(zhǎng)，將可能使圍巖變形增大，需要結(jié)合輔助施工措施對(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。單側(cè)壁導(dǎo)坑法 （一）單側(cè)壁導(dǎo)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，地表沉陷難于控制地段。該法確定側(cè)壁導(dǎo)坑的尺寸很重要，一般

10、側(cè)壁導(dǎo)坑的寬度不宜超過0.5倍洞寬，高度以到起拱線為宜，導(dǎo)坑可分二次開挖和支護(hù)，不需要架設(shè)工作平臺(tái)，人工架立鋼支撐也較方便，開挖和支護(hù)順序如圖5所示。圖5 單側(cè)壁導(dǎo)坑法1側(cè)壁導(dǎo)坑開挖 2側(cè)壁導(dǎo)坑錨噴支護(hù)及設(shè)置中壁墻臨時(shí)支撐 3后行部分上臺(tái)階開挖 4后行部分下臺(tái)階開挖 5后行部分噴錨支護(hù) 6拆除中壁墻 7灌筑仰拱 8灌筑洞周襯砌（二）單側(cè)壁導(dǎo)坑法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：是通過形成閉合支護(hù)的側(cè)導(dǎo)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(diǎn)：是因?yàn)橐┳鱾?cè)壁導(dǎo)坑的內(nèi)側(cè)支護(hù)，隨后又要拆除，增加了工程造價(jià)。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法（一）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的概念及適用條件又稱眼鏡工

11、法，適用于在軟弱圍巖中，當(dāng)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(yán)格控制地表沉陷地段。開挖和支護(hù)順序如圖6所示。導(dǎo)坑尺寸擬定的原則同單側(cè)壁導(dǎo)坑法，但寬度不宜超過斷面最大跨度的1/3。左、右側(cè)導(dǎo)坑應(yīng)錯(cuò)開開挖，以避免在同一斷面上同時(shí)開挖而不利于圍巖穩(wěn)定。圖6 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法1側(cè)壁導(dǎo)坑開挖 2側(cè)壁導(dǎo)坑錨噴支護(hù)及設(shè)置中壁墻臨時(shí)支撐 3后行部分上臺(tái)階開挖 4后行部分下臺(tái)階開挖 5后行部分噴錨支護(hù) 6拆除中壁墻 7灌筑仰拱 8灌筑洞周襯砌（二）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的優(yōu)缺點(diǎn)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法雖然開挖斷面分塊多一點(diǎn)，對(duì)圍巖的擾動(dòng)次數(shù)增加，且初期支護(hù)全斷面閉合的時(shí)間延長(zhǎng)，但每個(gè)分塊都是在開挖后立即各自閉合的，所以在施工期間變形幾乎不發(fā)展。該法施工安全，但進(jìn)度慢，成本高。其他施工方法中隔墻法（簡(jiǎn)稱“CD”法）和交叉中隔墻法（簡(jiǎn)稱“CRD”法）是兩種適用于軟弱地層的施工方法，特別是對(duì)于控制地表沉陷有很好的效果