【正文】 動(dòng)次數(shù)。尤其是上部開(kāi)挖支護(hù)后，下部作業(yè)較為安全。二是臺(tái)階法開(kāi)挖具有足夠的作業(yè)空間和較快的施工速度。此法多用于機(jī)械化程度不高的各類圍巖地段，當(dāng)遇到軟弱圍攻巖時(shí)需慎重考慮，必要時(shí)應(yīng)采用輔助施工措施穩(wěn)定開(kāi)挖工作面，以確保施工安全。 短臺(tái)階法：上臺(tái)階長(zhǎng)度 5－ 50m，適用于 Ⅱ 、 Ⅲ 類圍巖，可縮短仰拱封閉時(shí)間，改善初期支護(hù)受力條件，但施工干擾較大，當(dāng)遇到軟弱圍巖時(shí)需慎重考慮，必要時(shí)應(yīng)采用輔助開(kāi)挖措施穩(wěn)定開(kāi)挖面，以保證施工安全。 該方法多適用于 Ⅱ 、Ⅲ 類較軟而節(jié)理發(fā)育的圍巖中，可分別采用添中變化方案。臺(tái)階法一般是將設(shè)計(jì)斷面分成上半斷面和下半斷面兩次開(kāi)挖成型。 全斷面開(kāi)挖法的主要工序是：使用移動(dòng)式臺(tái)車（或者臺(tái)架），首先全斷面一次鉆孔，并進(jìn)行裝荷連線，然后將鉆孔臺(tái)車后退到 50m 以外的安全地點(diǎn)，再起爆，使一次爆破成型，出渣后鉆孔臺(tái)車再推移至開(kāi)挖面就位，開(kāi)始下一個(gè)鉆爆作業(yè)循環(huán)，同時(shí)進(jìn)行錨噴支護(hù)或先墻拱后襯砌。缺點(diǎn) 是每次深孔爆破震動(dòng)較大。缺點(diǎn)是由于開(kāi)挖面積較河南理工大學(xué)本科設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 5 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，因此就要求施工單位應(yīng)具有較強(qiáng)的開(kāi)挖、出渣與運(yùn)輸及支護(hù)能力，茅荊壩 Ⅵ ： V 類圍巖中采用了全斷面開(kāi)挖，達(dá)到了預(yù)期效果。常選用于 Ⅳ － Ⅵ 類硬巖的石質(zhì)隧道，該法可以采用深孔爆破。即全斷面開(kāi)挖法，是指按設(shè)計(jì)開(kāi)挖面一次開(kāi)挖成型。 二、新奧法隧道施工方法方案隧道新奧法施工常用方法大致分為全斷面法、臺(tái)階法和分部開(kāi)挖法三大類及若干變化方案。 當(dāng)選擇施工方法 因隧道施工對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生不利影響時(shí)，也應(yīng)把隧道工程的環(huán)境條件作為選擇施工方法的因素之一，同時(shí)應(yīng)考慮圍巖變化時(shí)施工方法的適用性及其變更的可能性，以免造成隧道工程失誤和增加不必要的工程投資。筆者對(duì)承（承德）赤（赤峰）東線茅荊壩隧道采用新奧法基本施工方法作了調(diào)查總結(jié)，綜合出公路隧道采用新奧法施工的種類及選用不同基本施工方法的特點(diǎn)及注意事項(xiàng)。 Ⅱ、 新奧法 在公路施工中的基本方法 新奧法的特征之一是采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，量測(cè)信息指導(dǎo)施工，即通過(guò)對(duì)隧道施工中量測(cè)收據(jù)和對(duì)開(kāi)挖面的地質(zhì)觀察等進(jìn)行預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)和反饋。 河南理工大學(xué)本科設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 4 2．隧道是修筑在應(yīng)力巖體中的，具有特殊的建筑環(huán)境，不能等同于地面建筑。是一種經(jīng)濟(jì)的支護(hù)措施，圍巖的自穩(wěn)能力 P=P0PE=Ku； （ 3） 當(dāng) u=umax 時(shí)，發(fā)生塌方，產(chǎn)生松馳荷載，不安全。 3．由力學(xué)平衡方程可知，彈簧在 P0作用時(shí)處于平衡狀態(tài)；彈簧在發(fā)生變形 u后，在 PE的作用下又處于平衡狀態(tài)，假設(shè)彈簧的彈性系數(shù)為 K，則有： P0=PE+Ku 討論： （ 1）當(dāng) u=0 時(shí)， P0=PE 即不允許圍巖變形，采用剛性支護(hù)，不經(jīng)濟(jì)； （ 2）當(dāng) u↑時(shí)， PE↓；當(dāng) u↓時(shí)， PE↑。然而大多數(shù)的地質(zhì)情況是較差的，即洞室經(jīng)過(guò)應(yīng)力調(diào)整后，如不支護(hù)，就會(huì)產(chǎn)生收斂變形，甚至失穩(wěn)（塌方），所以必須提供支護(hù)力 PE，才能防 止塌方失穩(wěn)。如同一根彈性剛度為 K 的彈簧，在 P0 作用下處于壓縮平衡狀態(tài)。 上述新奧法的基本要點(diǎn)可扼要的概括為：“少擾動(dòng)、早噴錨，勤量測(cè)、緊封閉”。 5．為了敷設(shè)防水層，或?yàn)榱顺惺苡捎阱^桿銹蝕，圍巖性質(zhì)惡化、流變、膨脹所引起的后續(xù)荷載，可采用復(fù)合式襯砌。另外，隧道斷面形狀應(yīng)盡可能圓順，以避免拐角處的應(yīng)力集中。這樣，就能通過(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（包括閉合時(shí)間）來(lái)控制巖體的變形。一方面允許變形，使圍巖中能形成承載環(huán)；另一方面又必須限制它，使巖體不致過(guò)度松弛而喪失或大大降低承載能力。為此，施工中斷面分塊不宜過(guò)多，開(kāi)挖應(yīng)當(dāng)采用光面爆破、預(yù)裂爆破或機(jī)械掘進(jìn)。目前新奧法幾乎成為在軟弱破碎圍巖地段修建隧道的一種 基本方法，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益是明顯的。我國(guó)近 40 年來(lái)，鐵路等部門通過(guò)科研、設(shè)計(jì)、施工三結(jié)合，在許多隧道修建中，根據(jù)自己的特點(diǎn)成功地應(yīng)用了新奧法，取得了較多的經(jīng)驗(yàn)，積累了大量的數(shù)據(jù)，現(xiàn)已進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。它是以既有隧道工程經(jīng)驗(yàn)和巖體力學(xué)的理 論為基礎(chǔ)，將錨桿和噴射混凝土組合在一起作為主要支護(hù)手段的一種施工方法，經(jīng)奧地利、瑞典、意大利等國(guó)的許多實(shí)踐和理論研究，于 60 年代取得專利權(quán)并正式命名。它與法國(guó)稱收斂約束法或有些國(guó)家所稱動(dòng)態(tài)觀測(cè)設(shè)計(jì)施工法的基本原則一致。新奧法是巖承理論在隧道工程實(shí)踐中的代表方法。 河南理工大學(xué)本科設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 2 由以上可以看出，前一種理論 更注意結(jié)果和對(duì)結(jié)果的處理：而后一種理論則更注意過(guò)程和對(duì)過(guò)程的控制，即對(duì)圍巖自承能力的充分利用。這種理論體系的代表性人物有拉布西維茲、米勒 菲切爾、芬納 塔羅勃和卡斯特奈等人。 另一種理論是二十世紀(jì) 50 年代提出的現(xiàn)代支護(hù)理論，或稱“巖承理論”。這是一種傳統(tǒng)的理論，其代表人物有泰沙基和普氏等人。其核心內(nèi)容是：穩(wěn)定的巖體有自穩(wěn)能力，不產(chǎn)生荷載：不穩(wěn)定的巖體則可能產(chǎn)生坍塌，需要用支護(hù)結(jié)構(gòu)予以支撐。 在隧道及地下洞室工程中，圍繞著以 上核心問(wèn)題的實(shí)踐和研究，在不同的時(shí)期，人們提出了不同的理論并逐步建立了不同的理論體系，每一種理論體系都包含和解決（或正在研究解決）了從工程認(rèn)識(shí)（概念）、力學(xué)原理，工程措施到施工方法（工藝）等一系列工程問(wèn)題。即如何開(kāi)挖，才能更有利于洞室的穩(wěn)定和便于支護(hù)：若需支護(hù)時(shí)，又如何支護(hù)才能更有效地保證洞室穩(wěn)定和便于開(kāi)挖。河南理工大學(xué)本科設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 1 附錄： 中英文對(duì)照 新奧法設(shè)計(jì)原理在隧道施工中的應(yīng)用及主要施工工藝 Ⅰ、新奧法的設(shè)計(jì)原理 一、隧道設(shè)計(jì)施工的兩大理論及其發(fā)展過(guò)程 二十世紀(jì)以來(lái)，人類對(duì)地下空間的需求越來(lái)越多，因而對(duì)地下工程的研究有了一個(gè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在大量的地下工程實(shí)踐中，人們普遍認(rèn)識(shí)到，隧道及地下洞室工程，其核心問(wèn)題，都?xì)w結(jié)在開(kāi)挖和支護(hù)兩個(gè)關(guān)鍵工序上。這是隧道及地下工程中兩個(gè)相互促進(jìn)又相互制約的問(wèn)題。 一種理論是二十世紀(jì) 20年代提出的傳統(tǒng)的“松弛荷載理論”。這樣，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載就是圍巖在一定范圍內(nèi)由于松弛并可能塌落的巖體重力。它類似于地面工程考慮 問(wèn)題的思想，至今仍被廣泛的應(yīng)用著。其核心內(nèi)容是：圍巖穩(wěn)定顯然是巖體自身有承載自穩(wěn)能力：不穩(wěn)定圍巖喪失穩(wěn)定是有一個(gè)過(guò)程的，如果在這個(gè)過(guò)程中提供必要的幫助或限制，則圍巖仍然能夠進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。這是一種比較現(xiàn)代的理論，它已經(jīng)脫離了地面工程考慮問(wèn)題的思路，而更接近于地下工程實(shí)際，近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)已被廣泛接受和推廣應(yīng)用，并且表現(xiàn)出了廣闊的發(fā)展前景。由于有此區(qū)別，因而兩種理論體系在過(guò)程和方法上各自表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。 二、新奧法 新奧法即新奧地利隧道施工方法的簡(jiǎn)稱，原文是 New Austrian Tunnel ling Method,簡(jiǎn)稱為 NATM。 新奧法概念是奧地利學(xué)者拉布西維茲教授于二十世紀(jì) 50 年代提出的。之后這個(gè)方法在西歐、北歐、美國(guó)和日本等許多地下工程中獲得極為迅速的發(fā)展，已成為現(xiàn)代隧道工程新技術(shù)的標(biāo)志之一。但在公路部門新奧法的應(yīng)用僅為50%左右。新奧法的基本要點(diǎn)可歸納如下： 1．巖體是隧道結(jié)構(gòu)體系中的主要承載單元，在施工中必須充分保護(hù)巖體，盡量減少對(duì)它的擾動(dòng)，避免過(guò)度破壞巖體的強(qiáng)度。 2．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。在施工中應(yīng)采用能與圍巖密貼、及時(shí)筑砌又能隨時(shí)加強(qiáng)的柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)，例如，錨噴支護(hù)等。 3．為了改善支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力性能，施工中應(yīng)盡快閉合，而成為封閉的筒形結(jié)構(gòu)。 河南理工大學(xué)本科設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 3 4．通過(guò)施工中對(duì)圍巖和支護(hù)的動(dòng)態(tài)觀察、量測(cè)，合理安排施工程序、進(jìn)行設(shè)計(jì)變更及日常的施工管理。 6．二次襯砌原則上是在圍巖與初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定的條件下修筑的，圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體，因而提高了支護(hù)體系的安 全度。 三、用一個(gè)彈簧來(lái)理解新奧法原理 1．洞室邊緣某一點(diǎn) A 在開(kāi)挖前具有原始應(yīng)力（自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力）處于一個(gè)平衡狀態(tài)。 2．洞室開(kāi)挖后， A點(diǎn)在臨空面失去約束，原始應(yīng)力狀態(tài)要調(diào)整，如果圍巖的強(qiáng)度足夠大，那么經(jīng)過(guò)應(yīng)力調(diào)整，洞室可處于穩(wěn)定狀態(tài)（不需支護(hù)）。等同于彈簧產(chǎn)生了變形 u 后，在 PE 作用又處于平衡狀態(tài)。即圍巖發(fā)生變形，可釋放一定的荷載（卸荷作用），所以要允許圍巖產(chǎn)生一定的變形，以充分發(fā)揮圍巖的自承能力。 四、要點(diǎn) 1．圍巖是受洞室開(kāi)挖影響的那一部分巖（土）體，圍巖是三位一體的即：產(chǎn)生荷載、承載結(jié)構(gòu)、建筑材料。 3．隧道結(jié)構(gòu)體系 =圍巖 +支護(hù)體系。并根據(jù)已建立的量測(cè)為基準(zhǔn)，對(duì)隧道施工方法、斷面開(kāi)挖步驟及順序、初期支護(hù)的參數(shù)等進(jìn)行合理 調(diào)整，以保證施工安全，坑道圍巖穩(wěn)定、工程質(zhì)量和支護(hù)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性等。 一、隧道施工方法選擇隧道施工方法的選擇，主要根據(jù)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、施工條件、圍巖類別、隧道埋置深度、隧道斷面尺寸大小和長(zhǎng)度襯砌類型，應(yīng)以施工安全為前提及以工程質(zhì)量為核心，并結(jié)合隧道的使用功能，施工技術(shù)水平、施工機(jī)械裝備、工期要求和經(jīng)濟(jì)可行性等因素綜合考慮研究選用。采用新奧法施工時(shí)，還應(yīng)考慮施工全過(guò)程中的輔助作業(yè)方式和對(duì)圍巖變化的量測(cè)監(jiān)控方法，以及隧道穿越特殊地質(zhì)地段時(shí)的施工手段等進(jìn)行合理的選擇。 （一）全斷面法。其開(kāi)挖順序是 全斷面開(kāi)挖，錨噴支護(hù)，灌筑砼襯砌。 全斷面開(kāi)挖法有較大的作業(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，且工序少、干擾少，便于施工組織和管理。 全斷面施工開(kāi)挖工作面大，鉆爆施工效率較高，采用深眼爆破可加快掘進(jìn)速度，且爆破對(duì)圍巖的振動(dòng)次數(shù)較少，有利于轉(zhuǎn)帳巖穩(wěn)定。因此要求進(jìn)行精心的鉆爆設(shè)計(jì)和嚴(yán)格控制爆破作業(yè)。 （二）臺(tái)階法。其開(kāi)挖順序是上半部開(kāi)挖拱部錨桿噴射砼支護(hù)，拱部襯砌，下半部中央部分開(kāi)挖，邊墻部分開(kāi)挖，邊墻錨桿噴射砼支護(hù)及襯砌。 長(zhǎng)臺(tái)階法：上下臺(tái)階距離較遠(yuǎn)，一般上臺(tái)階超前 50m 以上，施工中上下部可配屬同較大型機(jī)械進(jìn)行平行作業(yè)，當(dāng)機(jī)械不足時(shí)可以交替使用，當(dāng)遇短隧道時(shí)，可將上部斷面全部挖通后，再挖下斷面，該法施工時(shí)干擾較少，可進(jìn)行單工序作業(yè)。 超短臺(tái)階法：上臺(tái)階僅超 前 3－ 5m，斷面閉合較快。 臺(tái)階開(kāi)挖的特點(diǎn)在于，一是臺(tái)階開(kāi)挖宜采用輕型鑿巖機(jī)打眼，而不宜采用大型鑿巖臺(tái)車。臺(tái)階有利于開(kāi)挖面的穩(wěn)定性。三是臺(tái)階法開(kāi)挖的缺點(diǎn)是上下部作業(yè)互相干擾。 （三）分部開(kāi)挖法。是將開(kāi)挖斷面進(jìn)行分部開(kāi)挖逐部成型，并且將某部分超前開(kāi)挖，故此可稱為導(dǎo)坑超前開(kāi)挖法。 上下導(dǎo)坑超前開(kāi)挖法（即上下導(dǎo)坑先拱后墻法）：此法適用于 Ⅱ 、 Ⅲ 類圍巖，在松軟地層開(kāi)挖隧道，一般宜采用上下導(dǎo)坑超前開(kāi)挖先拱后墻法。工作面多，便于拉開(kāi)工序，適用于安排勞動(dòng)力與使用小型機(jī)械施工。 單側(cè)臂導(dǎo)坑法：圍巖穩(wěn)定性較差，隧道跨度較大，地面沉陷難以控制時(shí)采用此方法。 雙側(cè)臂導(dǎo)坑法：適用于淺埋大跨度隧道，地表下沉量要求嚴(yán)格，圍巖特別差時(shí)采用。 Ⅲ、隧道主要施工工藝 一、 洞口段施工： 邊仰坡開(kāi)挖： 全站儀測(cè)量放樣，利用挖掘機(jī)自上而 下逐段開(kāi)挖，不得掏底開(kāi)挖或上下重疊開(kāi)挖，清除洞口與上方有可能滑塌的表土，灌木及山坡危石等，石質(zhì)地層仰坡開(kāi)挖需要爆破時(shí)，應(yīng)以淺眼松動(dòng)爆破為主。 成洞面支護(hù)： 仰坡刷坡完成后，及時(shí)用坡度板檢查坡度，待坡度檢查合格后，及時(shí)打設(shè)系統(tǒng)錨桿，并將錨桿頭外露，掛設(shè)金屬擴(kuò)張網(wǎng)與錨桿頭焊接成整體。 河南理工大學(xué)本科設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 7 截水溝施工： 在距仰坡坡口 5 米處開(kāi)挖截水溝，截水溝開(kāi)挖以機(jī)械為主，人工配 合修整，修整完后，立即砌筑 漿砌片石，并用砂漿抹面。 鋼管規(guī)格：熱扎無(wú)縫鋼管￠ 108 ㎜，壁厚 6 ㎜，節(jié)長(zhǎng) 3米， 6 米； n 管距：環(huán)向間距 50 ㎝； n 傾角：仰角 1176。施工），方向與線路中線平行； n 鋼管施工誤差：徑向不大于 20 ㎝； n 隧道縱向同一截面內(nèi)接頭數(shù)不大于 50%，相鄰鋼管的接頭至少錯(cuò)開(kāi) 1 米。管棚應(yīng)按設(shè)計(jì)位置施工，應(yīng)先打有孔鋼花管，注漿后在打無(wú)孔鋼花管，無(wú)孔管可作為檢查管，檢查注漿質(zhì)量，鉆機(jī)立軸方向必須準(zhǔn)確控制，以保證孔口的孔向正確，每鉆完一孔便頂進(jìn)一根鋼管，鉆進(jìn)中應(yīng)經(jīng)常采用測(cè)斜儀量測(cè)鋼管鉆進(jìn)的偏斜度，發(fā)現(xiàn)偏斜超過(guò)設(shè)計(jì)要求，及時(shí)糾正。水泥漿與水玻璃體積比 1： ；水泥漿水灰比 1：1；水玻璃濃度 35波美度；水玻璃模數(shù) ；注漿壓力初壓 ~；終壓。 ~30176。每打完一排鋼管后，應(yīng)立即噴漿封閉開(kāi)挖面 ,然后注漿 .注漿后，架設(shè)鋼拱架，初期支護(hù)完成后，每隔（ 2~3 米，試圖紙而定）再另打一排鋼管，超前小導(dǎo)管搭接長(zhǎng)度一般為 米。 超前錨桿：外插角必須大于 14 度，注漿飽滿，搭接長(zhǎng)度不小于 1米。 50CM），固定牢固不得晃動(dòng)，有管的必須中間穿鐵絲通過(guò)。側(cè)模采用 [10槽鋼模板，頂面標(biāo)高應(yīng)與相應(yīng)里程的路面標(biāo)高一致，允許偏差177。模板每隔一定距離內(nèi)外固定，保證不位移，模板的接頭應(yīng)緊密平順，不得有離縫、歪斜和不平整等現(xiàn)象，模板接頭及底部均不得漏漿。當(dāng)砼運(yùn)達(dá)施工地點(diǎn)時(shí)，直接倒向安裝 好模的路槽內(nèi)，并用人工找補(bǔ)均勻。虛高可高出 10%，使震實(shí)后的面層標(biāo)高與設(shè)計(jì)相符。嚴(yán)禁在剛做好的面層上灑水、撒水泥。安設(shè)溝墻摸板，要求摸板位置準(zhǔn)確，縱向一條線。模板采用定型摸板。按設(shè)計(jì)尺寸要求挖端墻基礎(chǔ)。 模板安裝，要求摸板位置準(zhǔn)確，縱向一條線，并及時(shí)檢查模板坡度。 明洞拱頂回填應(yīng)對(duì)稱分層夯實(shí)。 棄渣場(chǎng)地必須排水通暢、且必須砌筑擋墻，防止洪水，形成泥石流。 河南理工大學(xué)本科設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 10 Ⅳ .工程實(shí)例 新奧法的