新奥法原理及施工要点
新奥法基本理论
新奥法基本理论
1963年奥地利人L.V.Rabcewicz设计和建立了使用新建筑材料前提下的安全和经济的隧道开挖方式及结构支护型式，并将之命名为“新奥地利隧道建造法”，简称“新奥法（NATM ）”。
新奥法原理：
施工过程中充分发挥围岩本身具有的自承能力，即洞室开挖后，利用围岩的自稳能力及时进行以喷锚为主的初期支护，使之与围岩密贴，减小围岩松动范围，提高自承能力，使支护与围岩联合受力共同作用。
新奥法的三大要素：
喷射混凝土、锚杆、量测。
新奥法是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射砼为主要支护手段，及时地进行支护，通过控制围岩的变形和松驰，减小围岩应力，并且使围岩成为支护体系的组成部分。
通过对围岩和支护的量测监控来指导隧道工程的设计施工的方法。
隧道新奥法施工原理
隧道新奥法施工原理新奥法是一个具体应用岩体动态性质的完整的力学概念(或者说是一种隧道工程概念) , 是按科学制定的并已为实践所证明的原则和思想去修筑隧道。
其主要意图是充分调动岩体自身的承载能力, 使隧道施工更安全,更经济, 科学性过去的隧道修筑方法高, 因而不能单纯地将它看成是一种施工方法或支护方法, 也不能片面理解, 将仅用锚喷支护或运用新奥法部分原理施工隧道, 就认为是采用新奥法修建。
事实上锚喷支护并不能完全表达新奥法的含义, 新奥法的内容及范围是相当广泛、深入的。
因此, 新奥法应遵循一系列原则。
关于新奥法原理, 有的列了 22 条, 有的归纳了7 条, 还有的归纳了5 条。
但其基本精神1 条, 运用各种手段(开挖方法、支护、测量及地层预处理等)控制围岩, 最大限度地保护和调动围岩的自身能力。
介绍如下:(1)隧道是衬砌混凝土和围岩的整体化结构物, 从根本上讲, 起到隧道支护作用的是围岩。
(2)开挖作业多采用光面爆破和预裂爆破, 并尽量采用大断面或较大的断面开挖, 以减少对围岩的扰动, 保证围岩起到支护作用,在开挖时必须不破坏围岩的原有强度, 极力防止围岩松弛。
尽可能避免围岩处于单轴或二轴应力状态。
(3)隧道开挖后, 尽量利用围岩的自身能力, 充分发挥围岩自身的支护作用。
采用喷射混凝土及时封闭开挖表面, 能有效地防止围岩松动。
(4)根据围岩的特征采取不同的支护类型和参数, 及时施作密贴于围岩的柔性喷射混凝土和锚杆初期支护, 以控制围岩的变形和松驰。
防止得越好, 安全性和经济性就越高。
(5)衬砌要在恰当的时候进行, 控制时间, 太早或太迟都不行。
支护的刚度要适宜,太硬不行, 太柔软也不行, 同时必须使用能发挥围岩强度的支护形式。
(6)在软弱破碎围岩地段, 使断面及早闭合, 以有效地发挥支护体系的作用, 保证隧道的稳定。
(7)为了把握衬砌时机, 要正确了解围岩的时间因素, 在事先进行室内试验的同时, 在隧道内进行变位测定, 掌握各类围岩的稳定时间和变形速度。
新奥法、新意法及洞口施工
过去数十年内，“新意法”广泛应用于意大利的铁 路和公路领域，并已纳入意大利隧道设计和施工规范。 “新意法”还应用于欧洲其它一些国家的隧道项目 。
1.设计阶段
(1)地质－岩性勘测（勘测） 依据获取的信息，将隧道各地段围岩进行分
级(A、B、C三级24个亚级)，每一分级条件下围 岩具有相似的地质及地质力学特征。
(2)开挖过程围岩变形行为预测（诊断）
诊断阶段主要是预测各不同围岩级别在开挖 过程中围岩的变形行为。
第六章 隧道施工方法
(3)确定开挖方法及稳定支护措施（处治）
不采用隧道掘进机(TBM)开挖的情况下，可以 依据下述原则：
①尽量采用全断面掘进。
②根据不同级别的围岩特性采取必要的预加固、 预支护及初期支护措施以减小变形、防止塌方。
③施作二次衬砌，必要时用钢筋混凝土二次衬砌， 尽快浇注仰拱以阻止开挖产生的极速变形。
第六章 隧道施工方法
2.施工阶段
(1)施工作业
主要强度指标：设计强度与受压弹性模量。
强度种类
轴心抗压 弯曲抗压 轴心抗拉
喷射混凝土强度等级
C20
C25
C30
10
12.5
15
11
13.5
16
1.0
1.2
1.4
喷身混凝土强度等级 受压弹性模量 Ec
C20 ×104
模筑混凝土
第六章 隧道施工方法
(三)钢筋网
第六章 隧道施工方法
➢ 新意法：不仅对掌 子面后方的地层变形 反应(收敛)进行分析， 且更注重对掌子面及 掌子面前方地层的变 形反应。
隧道新奥法施工
隧道新奥法施工第一节新奥法的基本概念一、名称由来与产生的历史背景新奥法的全称是新奥地利隧道工程方法，即New Austrian Tunneling Method，缩写为NATM。
上下导坑先墙后拱法初次使用于公元1837年前奥国莱比锡至德累斯顿铁隧道上，故称其为奥国法。
新奥法与奥国法是两码事，不是隧道横断面施工作业顺序的差异，也不是年代早晚不同的关系，而前者是建立在新的理论基础上,具有丰富实际经验的新概念。
新奥法是由奥地利学者L.V.Rabcewiez，L.Muller等教授创建于本世纪五十年代，在1963年正式命名为新奥地利隧道工程方法。
它的产生是基于以下背景：1.锚杆支护在20世纪初出现。
在此之前，锚杆支护的采用始于20世纪初，到1950年代后在欧美各地得到广泛应用，并在水电站有压输水隧洞成功地采用了锚杆支护手段。
2.喷射混凝土机在1940年代末研制成功。
喷射混凝土机在1947年研制成功，1948～1953年喷射混凝土衬砌在奥地利首次用于卡普伦水电站的默尔隧道。
锚喷支护技术的开展为创建新奥法提供了有利的条件。
3.岩石力学的理论发展为新奥法提供了科学依据。
与新奥法开展同时，岩石力学也开展成为一门十分年轻的学科。
岩石力学的理论基础为新奥法提供了科学依据。
因此可以说，新奥法是在实际基础上开展起来的一种修建隧道工程的新理论与新概念。
二、新奥法的基本概念新奥法的基本概念是用薄层支护手段来保持围岩强度，控制围岩变形，以发挥围岩的自承载能力，并通过施工监控量测来指导隧道工程的设计与施工。
由于上述基本概念的认识与理解的差别，可能初次接触新奥法的人们会存在某些误解，突出的问题有下面几点：1.由于英文“method”一词，容易把新奥法理解为隧道开挖与支护的方法，或者仅是一种施工技术，而没有认识到新奥法是修建隧道一种基本理论，是包含设计于施工内容的隧道工程新概念。
2.误以为采用了锚喷支护就是新奥法。
当然利用新奥法，必须包括使用锚喷支护结构。
隧道盾构法、矿山法、新奥法的区别
隧道盾构法、矿山法、新奥法的区别隧道盾构法、矿山法和新奥法都是建筑施工中常见的方法，它们各自具有特点和适用范围。
本文将对这三种方法进行介绍，并对它们的区别进行详细解析。
一、隧道盾构法1. 定义隧道盾构法是一种利用盾构机进行施工的方法，通过盾构机在地下挖掘通道并同时支撑隧道围岩的技术。
它通常用于城市地铁、道路隧道等工程中。
2. 特点a. 盾构机具有自动化施工、减少人工成本、减少对地表影响等优点。
b. 适用于地质条件较差、需要大规模开挖的工程。
c. 施工过程对地表环境影响小，减少了噪音和空气污染。
3. 应用范围隧道盾构法广泛应用于城市地铁、水利隧洞、交通隧道等工程项目中。
二、矿山法1. 定义矿山法是一种利用矿山开采技术进行地下隧道开挖的方法，通过爆破、掘进等方式进行地下隧道建设。
2. 特点a. 矿山法的施工过程依赖于爆破工艺，需要大量的工程爆破技术。
b. 适用于地质条件复杂、需要大规模开采的地下工程。
c. 施工过程对地下环境和地表环境影响较大。
3. 应用范围矿山法主要应用于矿山开采、地下矿井、地下巷道等工程项目中。
三、新奥法1. 定义新奥法是一种利用先进的地下开挖技术进行隧道开挖的方法，通过液压挖掘机、硬岩掘进机等设备进行施工。
2. 特点a. 新奥法采用先进的机械设备，具有高效、精准、安全等优点。
b. 适用于地质条件较好、需要高精度开挖的地下工程。
c. 施工过程对地表环境影响小，减少了噪音和空气污染。
3. 应用范围新奥法主要应用于铁路隧道、高速公路隧道、水利隧洞等工程项目中。
四、区别分析1. 技术原理隧道盾构法依赖盾构机进行地下开挖，矿山法依赖爆破和掘进技术进行地下开挖，新奥法依赖先进的地下开挖设备进行地下开挖。
2. 适用范围隧道盾构法适用于地质条件较差、需要大规模开挖的工程。
矿山法适用于地质条件复杂、需要大规模开采的地下工程。
新奥法适用于地质条件较好、需要高精度开挖的地下工程。
3. 施工过程隧道盾构法施工过程对地表环境影响小，减少了噪音和空气污染。
新奥法
第九章新奥法第一节新奥法的基本概念一、名称由来与产生的历史背景新奥法的全称是新奥地利隧道工程方法，即New Austrian Tunneling Method，缩写为NATM。
上下导坑先墙后拱法初次使用于公元1837年前奥国莱比锡至德累斯顿铁隧道上，故称其为奥国法。
新奥法与奥国法是两码事，不是隧道横断面施工作业顺序的差异，也不是年代早晚不同的关系，而前者是建立在新的理论基础上,具有丰富实际经验的新概念。
新奥法是由奥地利学者L.V.Rabcewiez，L.Muller等教授创建于本世纪五十年代，在1963年正式命名为新奥地利隧道工程方法。
它的产生是基于以下背景：1.锚杆支护在20世纪初出现在此之前，锚杆支护的采用始于20世纪初，到1950年代后在欧美各地得到广泛应用，并在水电站有压输水隧洞成功地采用了锚杆支护手段。
2.喷射混凝土机在1940年代末研制成功喷射混凝土机在1947年研制成功，1948～1953年喷射混凝土衬砌在奥地利首次用于卡普伦水电站的默尔隧道。
锚喷支护技术的开展为创建新奥法提供了有利的条件。
在创建与开展新奥法时期，L.V.Rabcewiez相继指出：隧道工程修建过程中掌握围岩动态随时间变化的重要性；施工量测工作的重要性；采用薄层支护，并及时修筑仰拱以形成闭合衬砌的必要性。
并根据实验证实，衬砌应按剪切破坏进行设计计算。
3.岩石力学的理论发展为新奥法提供了科学依据与新奥法开展同时，岩石力学也开展成为一门十分年轻的学科。
岩石力学的理论基础为新奥法提供了科学依据。
因此可以说，新奥法是在实际基础上开展起来的一种修建隧道工程的新理论与新概念。
二、新奥法的基本概念新奥法的基本概念是用薄层支护手段来保持围岩强度，控制围岩变形，以发挥围岩的自承载能力，并通过施工监控量测来指导隧道工程的设计与施工。
由于上述基本概念的认识与理解的差别,可能初次接触新奥法的人们会存在某些误解，而专家们也可能在某些观点上有分歧，突出的问题有下列方面：1.由于英文“method”一词，容易把新奥法理解为隧道开挖与支护的方法，或者仅是一种施工技术，而没有认识到新奥法是修建隧道一种基本理论，是包含设计于施工内容的隧道工程新概念。
公路隧道工程新奥法设计与施工技术
1997年正在修建的秦岭隧道(长19.45km), 引进德国WIRTH公司TB880E型隧道掘进机，预计2000年贯通
新奥法的局限
在下列情况下，一般都应采取适当的辅助措施才能施工： ①涌水量大的地层； ②因涌水产生流沙现象的地层； ③围岩破碎使锚杆钻孔和插入都极为困难场合； ④开挖面不能自稳的围岩。
隧道工程术语
喷锚支护lock bolt support with shotcrete——借高压喷射水泥混凝土和打入岩层中的金属锚杆的联合作用(根据地质情况也可分别单独采用)加固岩层，分为临时性支护结构和永久性支护结构。 围岩偏压non-uniform rock pressure——由于地质构造作用或局部突变的地形以及施工的影响，在洞室衬砌上产生的不对称的岩石法向应力。 岩爆rockburst——在地应力高度集中的岩层中开挖时，围岩应力因突然释放而引起的岩块爆裂向外抛射的现象。
新奥法的基本要点
②预计围岩有较大变形和松弛时，应对开挖面施作保护层，而且应在恰当的时候敷设，过早或过迟均不利。其刚度不能太大或太小，又必须是能与围岩密贴，而要做成薄层柔性，允许有一定变形，以使围岩释放应力时起卸载作用，尽量不使其有弯矩破坏的可能。
新奥法的基本要点
③衬砌需要加强的区段,不是增大混凝土的厚度,而是加钢筋网、钢支撑和锚杆，使隧道全长范围采用大致相同的开挖断面。此外，因为新奥法不在坑道内架设杆件支撑，空间宽敞，从而提高了安全性和作业效率。
新奥法的基本要点
④为正确掌握和评价围岩与支护的时间特性，可在进行室内试验的同时，在现场进行量测。量测内容为衬砌内的应力、围岩与衬砌间的接触应力以及围岩的变位，据以确定围岩的稳定时间、变形速度和围岩分类等最重要的参数，以便适应地质情况的变化，及时变更设计和施工。
新奥法施工
（2）安全、适应性强； （3）可控制地表下陷量； （4）施工具有较大的灵活性； （5）宜于做防水层。
新奥法的主要原则
（1）围岩是洞室的主要承载结构，而不是单纯的荷载，它 具有一定的自承能力。 （2）尽量保持围岩原有的结构和强度； （3）尽可能作到适时支护。 （4）支护本身应具有薄、柔、与围岩密贴和早强等特性， 支护施工应及时快速，使围岩尽快封闭而处于三向受力状态。 （5）洞室尽可能为圆形断面，或由光滑曲线连接而形成的 断面，以避免应力集中。 （6）良好的施工组织和施工人员的良好素质对洞室结构施 工的安全、经济非常重要。合理安排防渗、排水、开挖、出 渣、支护、封闭底拱、导洞进度等项工序，形成稳定合理的 工作循环，也是新奥法施工所遵循的原则之一。
开挖技术要点
（3）分部开挖法（导坑超前开挖法） 台阶分部开挖法（用于一般土质或易坍塌的软弱围岩） 上下导坑法（用于Ⅱ～Ⅲ类围岩） 上导坑超前开挖法（用于Ⅱ～Ⅲ类围岩） 单侧壁导坑法（用于围岩稳定性较差，隧道跨度较大， 地表沉陷难于控制时） 双侧壁导坑法（用于浅埋大跨度隧道，地表下沉量要 求严格，围岩条件特别差时）
开挖技术要点
开挖方法 （1）全断面开挖法 顺序：全断面开挖—锚喷支护—浇筑混凝土衬砌。 适用于：Ⅳ～Ⅵ类石质隧道，可用深孔爆破。 特点：有较大的作业空间。开挖面较大，围岩相 对稳定性降低，要求有较强的开挖法 顺序：上半部开挖—拱部锚杆喷射砼支护—拱部衬 砌—下半部中央部分开挖—边墙部分开挖—边墙锚杆 喷射砼支护及衬砌。 适用于：Ⅱ～Ⅲ类较软而节理发育的围岩中。 特点：具有足够的作业空间和较快的施工速度，有利 于开挖面的稳定性，下部作业较安全；上下部作业有 时相互干扰，下部作业影响上部稳定性，增加对围岩 的扰动次数；宜采用轻型凿岩机打眼，不宜采用大型 凿岩台车。
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新奥法原理及施工要点
摘要：新奥法原理修建隧道已成为一种主要施工方法。
尤其在施工场地受限制、地层条件复杂多变、地下工程结构形式复杂等情况下用新奥法施工尤为重要。
本文介绍了新奥法原理及其施工要点。
关键词：隧道新奥法施工
Abstract: the new Austrian law principle to build a tunnel has become a main construction method. Particularly in the construction site is restricted, complicated geological conditions, and underground structure form complex of New Orleans with construction method is particularly important. This paper introduces the new Austrian law principle and key points of construction.
Key words: New Orleans tunnel construction method
一、隧道设计施工的两大理论
（1）松弛荷载理论其核心内容是：稳定的岩体有自稳能力，不产生荷载：不稳定的岩体则可能产生坍塌，需要用支护结构予以支撑。
这样，作用在支护结构上的荷载就是围岩在一定范围内由于松弛并可能塌落的岩体重力。
这是一种传统的理论。
（2）岩承理论其核心内容是：围岩稳定显然是岩体自身有承载自稳能力：不稳定围岩丧失稳定是有一个过程的，如果在这个过程中提供必要的帮助或限制，则围岩仍然能够进入稳定状态。
由以上可以看出，前一种理论更注意结果和对结果的处理：而后一种理论则更注意过程和对过程的控制，即对围岩自承能力的充分利用。
由于有此区别，因而两种理论体系在过程和方法上各自表现出不同的特点。
新奥法则是岩承理论在隧道工程实践中的代表方法。
新奥法的基本原理
新奥法是新奥地利隧道施工方法的简称，它是应用岩体力学原理，以维护和利用围岩的自稳能力为基点，以锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，并在隧道施工过程中进行现场监控量测，及时获取围岩变动的动态信息，并反馈于修正支护参数与施工措施，充分发挥围岩的自承能力。
其特点是在开挖面附近及时施作密贴于围岩的薄层柔性支护和锚杆支护，控制围岩的变形和应力释放, 从而在围岩和柔性支护的共同变形中调整围岩内部应力分布，达到应力平衡，最大限度
地保持围岩固有强度和利用其自承能力。
隧道开挖方式的选择
采用新奥法设计和施工隧道时,其开挖方法主要根据地质条件、断面大小及周边环境条件等因素选择,开挖方法主要采用类比法,并结合数值分析确定。
选择开挖方式时，应考虑下列几个问题：（1）隧道埋深、岩体状况、有无断层破碎带、有无涌水、岩石强度等有关隧道围岩自稳性的问题；（2）隧道总长或工区长度，隧道的线形，断面形状和尺寸等有关工程规模；（3）地表设施状况，对地表下陷有无要求，地表下陷量的容许值等有关环境要求问题；（4）机械设备，工期等施工条件问题。
目前国内对于断面较小的区间隧道,主要采用台阶法,地质条件较差或地表沉降控制要求严格时,可考虑采用CD 法,并根据需要采用辅助施工措施解决,以提高施工速度;而对于断面较大的地铁车站和折返线,考虑工程安全和保护周边环境,多采用CRD 工法或双侧壁导坑工法(眼镜工法) 。
因短台阶开挖比长台阶更早地使支护结构形成闭合断面，更利于控制地表沉降量。
因此，在岩质条件更差时，采用短台阶开挖比长台阶法更有利。
新奥法施工要点
（1）隧道开挖作业应采用光面爆破, 选择合理的断面形状、施工程序和开挖方法，并尽量采取大断面开挖，尽量减少对围岩的破坏程度。
（2）隧道开挖后，尽量利用围岩的自承能力，把围岩当作支护结构的基本组成部分，遇塑性变形较大的围岩压力，增设锚杆加固，使围岩与支护紧密结合，施作的支护将同围岩共同工作，形成一个整体的承载环或承载拱。
（3）根据围岩特征采用不同的支护类型和参数，及时施作密贴于围岩的柔性喷射混凝土和锚杆作为初期支护，以控制围岩的变形和松驰。
（4）在软弱破碎围岩地段，应及早闭合隧道断面，及时封闭仰拱，能有效地发挥支护体系的作用，保证隧道的稳定。
（5）二次衬砌是在围岩与初期支护变形基本稳定的情况下构筑的，围岩的支护形成一个整体，不仅能提高支护体系的安全度，而且还能增加衬砌的厚度。
（6）尽量使隧道周边轮廓圆顺, 避免棱角突变处应力集中。
（7）设置量测系统，监测围岩变位、变形速率及收敛程度，并进行必要的反馈分析，正确估计围岩特性及其随时间的变化，及时调整开挖及支护方式，以确定施作初期支护的有利时机和是否需要补强支护等措施。
使设计施工更复合实际情况，确保施工安全。
（8）在某些条件下，还必须采取其他补充措施，如超前灌浆，冻结、疏导涌水等，方能使新奥法取得成功。
上述新奥法的基本要点可扼要的概括为：“少扰动、早喷锚，勤量测、紧封闭”。
五、注意事项
（1）岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必须充分保护岩体，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。
为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用光面爆破、预裂爆破或机械掘进。
（2）为了充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形。
一方面允许变形，使围岩中能形成承载环；另一方面又必须限制它，使岩体不致过度松弛而丧失或大大降低承载能力。
在施工中应采用能与围岩密贴、及时筑砌又能随时加强的柔性支护结构，例如，锚喷支护等。
这样，就能通过调整支护结构的强度、刚度和它参加工作的时间（包括闭合时间）来控制岩体的变形。
（3）为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快闭合，而成为封闭的筒形结构。
另外，隧道断面形状应尽可能圆顺，以避免拐角处的应力集中。
（4）通过施工中对围岩和支护的动态观察、量测，合理安排施工程序、进行设计变更及日常的施工管理。
（5）为了敷设防水层，或为了承受由于锚杆锈蚀，围岩性质恶化、流变、膨胀所引起的后续荷载，可采用复合式衬砌。
（6）围岩与初期支护变形基本稳定时，修筑二次衬砌，使围岩和支护结构形成一个整体，提高支护体系的安全度。
六、结束语不可否认,我国采用新奥法修建隧道已积累了丰富的设计与施工经验, 促进了我国隧道建设事业的发展。
但目前还存在一些不足和薄弱环节, 如隧道信息化设计与施工方面还有待深入研究,新材料、新工艺、新设备的研发与应用推广力度不够, 施工对周边环境影响的评估标准缺乏合理性,辅助施工技术与环境保护技术研究还比较薄弱等。
可以预料,随着我国综合国力的提高,21世纪必将是我国隧道建设的高峰期,由于经济性、地层条件复杂多变以及特殊的环境条件,新奥法在隧道建设中还需不断完善。