隧道施工-新奧法施工(隧道工程課件)

隧道施工方法——新奧法施工新奧法施工1963年，由奧地利學者L·臘布茲維奇教授命名為“新奧地利隧道施工法（NewAstriaTunnellingMethod）”，簡稱“新奧法（NATM）”正式出臺。它是以控制爆破或機械開挖為主要掘進手段。新奧法施工以錨桿、噴射混凝土為主要支護方法，通過監(jiān)測控制圍巖的變形，動態(tài)修正設計參數和變動施工方法的一種隧道施工方法，其核心內容就是充分發(fā)揮圍巖的自承能力。新奧法施工新奧法施工，按其開挖斷面的大小及位置，基本上又可分為：全斷面法、臺階法、分部開挖法三大類及若干變化方案。1.全斷面開挖方法按隧道設計輪廓線一次爆破成型的施工方法，適用于較完整的、堅硬圍巖，如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級圍巖。全斷面開挖法工作面設備布置全斷面開挖法工作面設備布置全斷面開挖法工作面設備布置全斷面開挖法工作面設備布置①用鉆孔臺車，鉆眼，然后裝藥、聯接導火線；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，安設拱部錨桿和噴第一層混凝土；④用裝碴機將石碴裝入出碴車，運出洞外；開挖施工程序⑴開挖施工程序1.全斷面開挖方法⑤安設邊墻錨桿和噴混凝土；⑥必要時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在初期支護變形穩(wěn)定后，或按施工組織中規(guī)定日期灌注內層襯砌。開挖施工程序⑴開挖施工程序1.全斷面開挖方法工序少，相互干擾少，便于組織施工和管理；工作空間大，便于大型機械化施工；施工進度高，目前，我國公路隧道一般都能保持月進成洞平均150m左右，高者已接近300m／月。施工環(huán)境較好全斷面開挖的優(yōu)點⑵全斷面開挖的優(yōu)點1.全斷面開挖方法DummyTitle1DummyTitle2DummyTitle3DummyTitle4Step.1Step.2Step.3Step.4摸清開挖面前方的地質情況，隨時準備好應急措施，以確保施工安全；各種施工機械設備務求配套，以充分發(fā)揮機械設備的效率；加強各項輔助作業(yè)，尤其加強施工通風，保證工作面有足夠新鮮空氣；加強對施工人員的技術培訓，增強施工人員對新奧法的理解⑶采用全斷面法應注意下列問題：1.全斷面開挖方法2、臺階法臺階法中包括長臺階法、短臺階法和超短臺階法等三種，其劃分一般是根據臺階長度來決定的。適用條件：跨度較大，圍巖較破碎的情況。2、臺階法選擇何種臺階法，取決于以下條件：初期支護形成閉合斷面的時間要求，圍巖越差，閉合時間要求越短；上斷面施工所用的開挖、支護、出碴等機械設備對施工場地大小的要求。2、臺階法2、臺階法⑴長臺階法是將斷面分成上半斷面和下半斷面兩部分進行開挖，上、下斷面相距較遠，一段上臺階超前50m以上或大于5倍洞跨。2、臺階法⑴長臺階法其縱向工序布置和機械配置如圖所示2、臺階法⑴長臺階法適用條件：適用范圍較全斷面法廣泛，凡是在全斷面法中開挖面不能自穩(wěn)，但圍巖堅硬不用底拱封閉斷面的情況，都可采用長臺階法。2、臺階法⑵短臺階法分成上下兩個斷面進行開挖，兩個斷面相距較近，一般上臺階長度小于5倍但大于1~1.5倍洞跨。上下斷面采用平行作業(yè)。2、臺階法⑵短臺階法適用條件：適用范圍很廣，Ⅰ-Ⅴ級圍巖都能采用，尤其適用于Ⅳ、Ⅴ級圍巖，是新奧法施工中主要采用的方法之一。2、臺階法⑵短臺階法短臺階法可縮短支護結構閉合的時間，改善初期支護的受力條件，有利于控制隧道收斂速度和量值上臺階出碴時對下半斷面施工的干擾較大，不能全部平行作業(yè)。優(yōu)點缺點2、臺階法⑵短臺階法采用短臺階法時應注意下列問題：①初期支護的全斷面閉合應在距開挖面30m以內，或距開挖上半斷面開始的30天內完成。②初期支護變形、下沉顯著時，要提前閉合；③要研究在保證施工機械正常工作的前提下臺階的最小長度。2、臺階法⑶超短臺階法這種方法也是分成上下兩部分，但上臺階僅超前3~5m，只能采用交替作業(yè)。2、臺階法⑶超短臺階法適用條件：超短臺階法適用于膨脹性圍巖和土質圍巖，要求及早閉合斷面的場合。也適用于機械化程度不高的各類圍巖地段。優(yōu)點：超短臺階法初期支護全斷面閉合時間更短，更有利于控制圍巖變形。在城市隧道施工中，能更有效地控制地表沉陷。缺點：上下斷面相距較近，機械設備集中，作業(yè)時相互干擾較大，生產效率較低，施工速度較慢。2、臺階法⑶超短臺階法超短臺階法施工時應注意以下問題：在軟弱圍巖中施工時，應特別注意開挖工作面的穩(wěn)定性，必要時可采用輔助施工措施，如向圍巖中注漿或打入超前水平小鋼管，對開挖面進行預加固或預支護。2、臺階法⑷下半臺階開挖需要注意：下半斷面的開挖（又稱落底）應在上半斷面初期支護基本穩(wěn)定后進行；采用單側落底或雙側交錯落底，避免上部初期支護兩側同時懸空；2、臺階法⑷下半臺階開挖需要注意：下部邊墻開挖后必須立即噴射混凝土，并按規(guī)定做初期支護。2、臺階法⑷下半臺階開挖需要注意：量測工作必須及時，以觀察拱頂、拱腳和邊墻中部位移值，當發(fā)現速率增大，應立即進行底（仰）拱封閉，或縮短進尺，加強支護，分割掌子面等。3、分部開挖法分部開挖法可分為三種變化方案：臺階分部開挖法、單側壁導坑法、雙側壁導坑法3、分部開挖法3、分部開挖法3、分部開挖法3、分部開挖法3、分部開挖法3、分部開挖法三線大跨雙側壁導坑施工3、分部開挖法3、分部開挖法⑴臺階分部開挖法(弧形導坑法)又稱環(huán)形開挖留核心土法，一般將斷面分成為環(huán)形拱部、上部核心土、下部臺階等三部分。環(huán)形開挖進尺為0.5-1.0m，不宜過長。上部核心土和下臺階的距離，一般為1倍洞跨。導洞開挖導坑超前＋擴挖爆破法小型掘進機＋擴挖爆破法日本在1968～1969首次在惠那山隧道的4.45m導坑開挖中采用了TBM，約掘進1000m。之后在三車道的舞子隧道用于開挖直徑5.0m的運輸坑道，巖層的單軸抗壓強度是100～250MPa的花崗巖，平均掘進速度是1.0～1.7m/h，共掘進2400m。小型掘進機＋擴挖爆破法⑴臺階分部開挖法(弧形導坑法)適用條件：這種方法適用于一般土質或易坍塌的軟弱圍巖中。優(yōu)點：與超短臺階法相比，臺階長度可以加長，減少上下臺階施工干擾；而與下述的側壁導坑法相比，施工機械化程度較高，施工速度可加快。開挖中圍巖要經受多次擾動，斷面分塊多，支護結構形成全斷面封閉的時間長，這些都有可能使圍巖變形增大。臺階分部開挖時應注意下列問題：小型掘進機＋擴挖爆破法⑴臺階分部開挖法(弧形導坑法)小型掘進機＋擴挖爆破法⑵單側壁導坑法這種方法一般是將斷面分成三塊：側壁導坑(1)、上臺階(2)、下臺階(3)。側壁導坑尺寸應本著充分利用臺階的支撐作用，并考慮機械設備和施工條件而定。一般側壁導坑寬度不宜超過0.5倍洞寬，高度以到起拱線為宜。小型掘進機＋擴挖爆破法⑵單側壁導坑法小型掘進機＋擴挖爆破法⑵單側壁導坑適用條件：單側壁導坑法是將斷面橫向分成3塊或4塊，每步開挖的寬度較小，而且封閉型的導坑初期支護承載能力大，所以，單側壁導坑法適用于斷面跨度大，地表沉陷難于控制的軟弱松散圍巖中。小型掘進機＋擴挖爆破法⑶雙側壁導坑法這種方法又稱眼鏡工法，一般是將斷面分成四塊：左、右側壁導坑(1)、上部核心土(2)、下臺階(3)。導坑尺寸擬定的原則同前，但寬度不宜超過斷面最大跨度的1/3。左、右側導坑錯開的距離，應根據開挖一側導坑所引起的圍巖應力重分布的影響不致波及另一側已成導坑的原則確定。小型掘進機＋擴挖爆破法⑶雙側壁導坑法小型掘進機＋擴挖爆破法⑶雙側壁導坑法適用條件：當隧道跨度很大，地表沉陷要求嚴格，圍巖條件特別差，單側壁導坑法難以控制圍巖變形時，可采用雙側壁導坑法?，F場實測表明，雙側壁導坑法所引起的地表沉陷僅為短臺階法的1/2左右。小型掘進機＋擴挖爆破法⑶雙側壁導坑法雙側壁導坑法雖然開挖斷面分塊多，擾動大，初期支護全斷面閉合的時間長，但每個分塊都是在開挖后立即各自閉合的