盾构法、矿山法、新奥法的区别
第2章岩体隧道钻爆法施工技术(矿山法、新奥法)
（2）台阶开挖法
将设计断面分上半部断面和下半部断面两次开挖成 型；或采用上弧形导坑超前开挖和中核开挖及下部开挖 （即台阶分部开挖法）。
台阶开挖法特点：
（1）有利于开挖面的稳定，尤其是上部开挖支护后，下部 断面作业就较为安全；
（2）具有较大的工作空间和较快的施工速度，但上下部作 业有相互干扰影响；
（4）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；
（5）二次衬砌原则上是在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下修 筑的，围岩与支护结构形成一个整体，因而提高了支护体系的安 全度；
（6）尽量使隧道断面周边轮廓圆顺，避免棱角突变处应力集中； （7）通过施工中对围岩和支护结构的动态观察、量测，合理安排施
爆破附加知识：
• 地基加固 • 核武器当量 • 广岛原子弹
爆破作用指数
• 爆破作用指数（英译：index of blasting action），它是爆破漏斗半径r和最小抵抗 线W的比值，以n表示，可以用下式表示：
•
n=r/w
• 自由面——被爆破的岩石与空气接触的面 叫做自由面，又叫临空面。自由面在工程 爆破中起着非常重要的作用，有了自由面 ，爆破后的岩石才能向这个面破坏和移动 。在工程爆破中为了控制爆破作用人们常 常在爆破附近人为地创造自由面。在长期 爆破实践中人们总结下一条简单的经验， 即自由面多，爆破效果好。
锚杆
• 锚杆，英文“Bolt”；“bolting（准确称 谓）”；“anchor（早期称谓）”是当代 煤矿当中巷道支护的最基本的组成部分， 他将巷道的围岩加固在一起，使围岩自身 支护自身。现在锚杆不仅用于矿山，也用 于工程技术中，对边坡，隧道，坝体进行 主体加固。
新奥法施工程序流程:
地铁工程施工方法
地铁工程施工方法经过近40年的发展，我国地铁修建方法已由最初单一的明挖法发展到现在的明挖、暗挖、浅埋暗挖、盾构法等多种方法并存，施工技术不断发展提高，已初步形成了专门的学科体系。
1.明挖法：通常在地面条件允许的情况下，地铁区间隧道宜采用明挖法，但对社会环境影响很大，仅适合在无人、无交通、管线较少之地应用。
2.新奥法：在我国利用新奥法原理修建地铁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。
3.浅埋暗挖法：又称矿山法：是新奥法经过多年的完善与发展，又开发的一新方法，与明挖法、盾构法相比较，由于它可以避免明挖法对地表的干扰性，而又较盾构法具有对地层较强的适应性和高度灵活性。
与新奥法的不同之处在于，浅埋暗挖法是适合于城市地区松散土介质围岩条件下，隧道埋深小于或等于隧道直径，以很小的地表沉降修筑隧道的技术方法。
它的突出优势：不影响城市交通，无污染、无噪声，而且适合于各种尺寸与断面形式的隧道洞室。
浅埋暗挖法的核心技术被概括为18字方针：管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测。
4.盾构法盾构法：是在盾构保护下修筑隧道的一类施工方法。
特点是：地层掘进、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和注浆充填盾尾间隙，并随时排除地下水和控制地面沉降，因而是工艺技术要求较高，综合性很强的一类施工方法。
可用于：在各类软土地层和软岩地层中掘进隧道，穿越面建筑群和地下管线地集的区域时，对周围密集环境影响较小，尤其适用于市区地铁和水底隧道的掘进。
5.全断面隧道掘进机(TBM)方法：TBM为TUNNEL BORING MACHINE的缩写，由机械控制进行掘进，全称为:全断面隧道掘进机。
通常定义中的TBM为:在以岩石层为掘进对象时，在全断面隧道掘进机中，不具备土压、水压等维护掌子面的功能，装备接触壁面固定器，靠推进时的反作用力推进的盾构机。
由于全断面隧道掘进机具有施工速度快、隧道成型好、机械化程度高以及对周边环境影响小等优点，已成为国外隧道开挖普遍采用的方法城市地铁隧道常用施工方法概述摘要］目前国内外修建地铁车站的施工方法有明挖法、盖挖法、暗挖法、盾构法等。
山岭隧道主要施工方法简介
• 新奥法施工在巷道开挖后采取了一系列综 合性措施：构筑防水层、围岩巷道排水； 合性措施：构筑防水层、围岩巷道排水； 选择合理的断面形状尺寸； 选择合理的断面形状尺寸；给支护留变形 余量；开巷后及时做好支护、封闭围岩等， 余量；开巷后及时做好支护、封闭围岩等， 都是为保护巷道围岩的自身承载能力， 都是为保护巷道围岩的自身承载能力，使 围岩的扰动影响控制在最小范围内， 围岩的扰动影响控制在最小范围内，并加 固围岩，提高围筵强度。 固围岩，提高围筵强度。使其与人工支护 结构共同承受巷道压力.允许围岩由一定量 结构共同承受巷道压力 允许围岩由一定量 的变形，以利于发挥围岩的固有强度。 的变形，以利于发挥围岩的固有强度。同 时巷道的支护结构， 时巷道的支护结构，也应具有预定的可缩 以缓和巷道压力。 量，以缓和巷道压力。
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• （3）安全 ） 用掘进机施工，不但减少了爆破工序， 用掘进机施工，不但减少了爆破工序，同时 在许多环节上避免了工人直接操作， 在许多环节上避免了工人直接操作，改善了工 人的劳动条件，极大地降低了伤亡事故率， 人的劳动条件，极大地降低了伤亡事故率，使 生产安全有了进一步保证。 生产安全有了进一步保证。 • （4）岩层适应性好 ） 我国使用的大多数岩石掘进机均遇到过较复杂 的地层条件，从漂石砾岩、砂砾岩、泥岩、 的地层条件，从漂石砾岩、砂砾岩、泥岩、粉 砂岩、砂岩、板岩夹千枚岩到花岗岩， 砂岩、砂岩、板岩夹千枚岩到花岗岩，岩石抗 压强度2.8-300MPA，在西康秦岭铁路隧道 号 压强度 ，在西康秦岭铁路隧道!号 线掘进中还遇到岩爆现象。 线掘进中还遇到岩爆现象。掘进机在长大隧洞 施工中，特别在岩石破碎、高山缺氧、 施工中，特别在岩石破碎、高山缺氧、严寒等 恶劣条件下有它无与伦比的优越性。 恶劣条件下有它无与伦比的优越性。
第2章岩体隧道钻爆法施工技术(矿山法、新奥法)
全断面开挖法优点：
（1）开挖一次成形，对围岩振动少，有利于围岩稳定； （2）施工工序少，相互干扰小，便于施工组织与施工管理；
（3）开挖断面大，钻爆施工效率较高，可以采用深孔爆破的 方法，掘进速度快；劳动生产率高，施工速度快，质量好； （4）作业空间大，有条件充分使用大型施工机械设备，改善 劳动条件，减轻工人劳动强度。
分部开挖法优缺点：
（1）分部开挖减小了每个坑道的跨度，有利于增强坑道围 岩的相对稳定性，易于进行局部支护。因此，它主要适用 于软弱破碎围岩或设计断面较大的隧道施工。 （2）采用导坑超前开挖，有利于提前探明地质情况，便于 及时处理或变更施工手段等。 （3）其缺点是分部开挖法作业面较多，各工序相互干扰较 大，增大施工组织和管理难度。分部钻爆掘进，增加了对 围岩的扰动次数，不利于围岩的稳定。若采用的导坑断面 过小，则会使施工速度减慢面影响总工期等。
三、隧道开挖施工方法 （一）隧道开挖方式
隧道施工中，开挖方法是影响围岩稳定的重要因 素之一，因此，在选择开挖方法时，应对隧道断面大 小及形状、围岩的工程地质条件、支护条件、工期要 求、工区长度、机械配备能力、经济性等相关因素进 行综合分析，采用适当的开挖方式和方法。
按开挖隧道的横断面分部情形可分为：
二、岩体隧道施工方法 （一）矿山法
它是以木或钢构件作为临时支撑，待隧道开挖成形后， 逐步将临时支撑撤换下来，而代之以整体式衬砌作为永久 性支护的施工方法。
矿山法施工的“十二字原则”
（1）少扰动； （2）早支撑； （3）慎撤换； （4）快衬砌。
预备知识：岩体应力圈
• 岩爆，是一种岩体中聚积的弹性变形势能 在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石 爆裂并弹射出来的现象。一般情况下发生 在围岩级别为I类围岩中。
隧道施工方法及特点
隧道施工方法：矿山法（传统的矿山法和新奥法）、掘进机法、沉管法、顶进法、明挖法、盾构法等。
1.矿山法1.1矿山法：用于山岭隧道,因用于矿石开采而得名，它包括传统矿山法和新奥法。
多数情况下都需要采用钻眼爆破来进行开挖，又称为钻爆法。
有时将新奥法从矿山法中另立系统。
（将采用钻爆开挖加钢木构件支撑的施工方法称为“传统的矿山法”。
将采用钻爆开挖加锚喷支护的施工方法称为“新奥法”）1.2新奥法与传统的矿山法区别：传统的矿山法施工是把地层压力视作外力荷载，新奥法是把围岩和支护结构作为一个统一的受力体系，围岩是荷载的来源，又是支护结构体系的一部分，围岩和支护结构相互作用。
1.3新奥法施工的基本思想：充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，采用以锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护结构的监控、量测来指导地下工程的设计与施工。
1.4新奥法的主要特点：a.充分保护围岩，减少对围岩的扰动。
因为岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，所以在施工中必须充分保护围岩，尽量减少对它的扰动。
b.充分发挥围岩的自承能力。
c.尽快使支护结构闭合。
d.加强监测，根据监测数据指导施工。
1.5新奥法的基本原则:可扼要地概括为“少扰动、早喷锚、快封闭、勤量测”。
2.掘进机法2.1掘进机法：包括隧道掘进机法和盾构掘进机法，前者应用于岩石地层，后者主要应用于土质围岩，尤其适用于软土、流砂、淤泥等特殊地层。
掘进机施工法(TBM)是一种利用回转刀具开挖(同时破碎和掘进)隧道的机械装置。
此法修筑隧道的方法称掘进机法。
2.2优点：施工速度快，工期得以缩短，特别是在稳定的围岩中长距离施工时，此特征尤其明显。
无爆破围岩的损伤小，减轻支护的工作量。
振动、噪声小，对周围的居民和结构物的影响小。
因机械化施工，安全，作业人员少。
安全性和作业环境有了较大的改善。
2.3缺点：费和运输、组装、解体等的费用高，初期投资高，不用于短隧道。
新奥法
1、新奥法：根据弹塑性理论，以岩力学为基础提出支护结构的支护参数，开挖后及时采用柔性支护，在尽量抑制围岩变形、积极发挥围岩自承能力的同时，依靠现场量测来指导隧道的设计和施工。
2、被动荷载：因结构变形压缩围岩而引起围岩的被动抵抗力，即弹性抗力。
它对结构起限制作用3、矿山法：因最早应用于矿石开采而得名，它包括传统方法和新奥法，由于在这种方法中，多数情况下都需要采用钻眼爆破进行开挖，故又称为钻爆法。
4、隧道结构的主体构造物：是为了保持岩体稳定和行车安全而修建的人工永久建筑物，一般指洞身和洞门构造物。
5、超前支护：隧道开挖前，先向围岩内打入钎、管、板等构件，用以预先支护围岩，防止坑道掘进时岩体发生坍塌。
6、复合式衬砌：以喷射混凝土，锚杆或钢拱支架的一种或几种组合作为初次支护对围岩进行加固，维护围岩稳定防止有害松动。
待初次支护的变形基本稳定后，现浇混凝土二次衬砌。
7、围岩压力：引起地下开挖空间周围岩体和支护变形或破坏的作用力。
包括由地应力引起的围岩应力以及围岩变形受阻而作用在支护结构上的作用力。
狭义上，是指围岩作用在支护结构上的压力。
在工程中一般研究狭义的围岩压力。
8、盾构施工法：盾构施工法是软土隧道掘进施工的一种有效方法。
盾构法主要应用于软土、流沙、淤泥等特殊地层。
盾构法隧道的基本原理是用一件有形的钢制组件，沿着隧道设计轴线开挖土体而向前推进。
9、侧墙效应：隧道边墙给驾驶员造成恐之冲撞的危险心理效应，因此，行车道两侧设置侧向宽度或余宽。
10、隧道限界：为保证隧道内各种交通的正常运行与安全，衬砌、通风管道等建筑物不侵入的界限。
11、超前小导管预注浆：沿开挖外轮廓线，以一定角度打入管壁带孔的小导管，并以一定压力向管内压注水泥或化学浆液的措施。
此法适用于自稳时间很短的砂层、砂卵（砾）石层等松散地层施工。
12、荷载—结构模型：以支护结构作为承载主体，围岩作为荷载同时考虑其对支护结构的变形约束作用的模型，即结构力学模型，又称荷载—结构模型。
隧道工程考点(2)(1)
一．名词解释(5个)●隧道：隧道是一种修建在地下的，可供行人，交通及管线设施通过的一种工程建筑物。
●越岭线：通过山区的交通干线往往要翻越分水岭，从一个水系进入另一个水系，这段线路称之为越岭线，线路为穿越分水岭而修建的隧道称为越岭隧道。
●垭口：当线路必须跨越分水岭时，分水岭的山脊线上高程较低处，即称垭口。
●傍山隧道：山区铁路（或公路）除越岭地段以外，线路大多是沿河傍山而行，在地势陡峻的峡谷地段，常需修建的隧道即为傍山隧道，也有称之为河谷线隧道。
●◆概念：隧道平面是指隧道中心线在水平面的投影●隧道纵断面是中心线展直后在垂直面的投影●隧道净空：隧道衬砌内轮廓线所包围的空间，包括隧道的建筑界限，通风照明及其他功能所需的断面面积。
●隧道建筑限界：为了保证隧道内各种交通的正常运行与安全，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间范围。
洞门：在隧道洞口用圬工砌筑并加以一定建筑装饰的支挡结构物。
●避车洞：列车通过隧道时，为保证洞内人员及维修设备安全，在隧道两侧边墙上交错均匀地修建了洞室，用于躲避列车，故称之为避车洞。
●自然通风：利用洞内的自然风（由洞口间的温度差、大气压力差引起）和列车运行所引起的活塞风以达到通风的目的。
●机械通风：在通风机的作用下使风流沿着隧道全长方向流动的通风方式。
●围岩:隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩(土)体。
●●蠕变：指应力不变，而应变随时间增长。
●●松弛：应变不变，而应力随时间而衰减●自然拱的概念：围岩的变形不能得到有效的控制，当变形超过一定限度后，围岩发生松动、坍落，最终在洞室上方形成拱形。
●传统矿山法：采用钻爆法开挖和钢木构件支撑的施工方法称为传统的矿山法，或称为背板法。
●衬砌：开挖后的隧道，为了保持围岩的稳定性，隧道必须有足够强度的支护结构称为衬砌。
●明洞：指的是没有覆盖层,在露天施作仰拱、填充、支内模、挂防水板、绑钢筋、支外模、浇筑衬砌混凝土,再人工填土覆盖的洞称明洞。
新奥法与矿山法支护结构的区别
新奥法与矿山法支护结构的区别新奥法和矿山法的支护结构，听起来就像是两个老朋友在讨论各自的工作。
这俩可都是矿山施工中必不可少的角色，虽然都在做支护，但风格和方法却是各有千秋。
新奥法，哎呀，听名字就感觉时髦，对吧？它可是一种新派的玩法，强调科学和技术。
想象一下，一群科学家在实验室里，拿着各种仪器研究着，最终把这些聪明的想法带到矿山里。
它主要是依靠对地质的精细分析，制定出一个精准的支护方案。
就像是给矿山穿上了量身定制的防护服，既美观又实用。
而矿山法则是一种比较传统的手法，简单粗暴，直接有效。
就像老祖宗传下来的智慧，靠经验和实战，没那么多花里胡哨的科技。
它主要是依靠对矿山环境的直接观察，往往一看就能判断出支护的需要。
比如说，矿工在矿里工作，看到哪个地方容易塌方，就赶紧加固。
没什么好犹豫的，直截了当，省时省力。
这种方法虽然传统，但在某些情况下，特别是小矿山，仍然是最靠谱的选择。
再说说支护的材料和结构吧，新奥法一般会用到现代化的材料，比如高强度的钢筋和先进的混凝土。
这些材料不但强度高，还轻便，施工起来也快。
就像穿上了新款的运动鞋，跑得又快又稳。
而矿山法常用的则是一些传统材料，比如砖石、木头等。
这些材料虽然简单，但经久耐用，像是我们小时候玩的积木，拼起来有种踏实感。
每种方法都有自己的道理，关键看用在什么地方。
接下来我们说说施工的过程，新奥法的施工过程就像是一场大型的演出，步骤多、要求高，需要很多人分工合作。
每一步都要精心设计，有点像是拍电影，要考虑各种因素才能确保效果。
而矿山法的施工过程就简单多了，通常都是干脆利落的方式，现场一片忙碌，矿工们各自负责，大家齐心协力，保证矿山的安全。
还有一点就是对环境的影响，新奥法在施工时，会特别注意环境保护，尽量减少对周围生态的破坏。
它会通过精细的技术手段，降低对土地和水源的影响，就像一个环保小卫士。
而矿山法虽然也讲究环保，但因为历史悠久，很多时候受制于技术限制，难免会造成一定的损伤。
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盾构法、矿山法和新奥法的区别
盾构法施工是以盾构这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。
盾构（shield ）是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。
钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置，钢筒的中段安装有顶进所需的千斤顶；钢筒的尾部可以拼装预制或现浇隧道衬砌环。
盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装（或现浇）一环衬砌，并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆，以防止隧道及地面下沉。
盾构推进的反力由衬砌环承担。
盾构施工前应先修建一竖井，在竖井内安装盾构，盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。
按盾构断面形状不同可将其分为：圆形、拱形、矩形、马蹄形4种。
圆形因其抵抗地层中的土压力和水压力较好，衬砌拼装简便，可采用通用构件，易于更换，因而应用较为广泛；按开挖方式不同可将盾构分为：手工挖掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式3种；按盾构前部构造不同可将盾构分为：敞胸式和闭胸式2种；按排除地下水与稳定开挖面的方式不同可将盾构分为：人工井点降水、泥水加压、土压平衡式，局部气压盾构，全气压盾构等。
盾构法的主要优点：除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交通，又可减少对附近居民的噪声和振动影响；盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施工易于管理，施工人员也比较少；土方量少；穿越河道时不影响航运；施工不受风雨等气候条件的影响；在地质条件差、地下水位高的地方建设埋深较大的隧道，盾构法有较高的技术经济优越性。
新奥法是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护的量测、监控,指导地下工程的设计施工。
新奥法（NATM）是新奥地利隧道施工方法的简称, 在我国常把新奥法称为“锚喷构筑法”。
采用该方法修建地下隧道时，对地面干扰小，工程投资也相对较小，已经积累了比较成熟的施工经验，工程质量也可以得到较好的保证。
使用此方法进行施工时，对于岩石地层，可采用分步或全断面一次开挖，锚喷支护和锚喷支护复合衬砌，必要时可做二次衬砌；对于土质地层，一般需对地层进行加固后再开挖支护、衬砌，在有地下水的条件下必须降水后方可施工。
新奥法广泛应用于山岭隧道、城市地铁、地下贮库、地下厂房、矿山巷道等地下工程。
当前,世界范围内应用新奥法设计与施工城市地铁工程取得了相当大的发展。
如智利的圣地亚哥新地铁线采用新奥法施工地铁车站,车站位于城市道路下7～9m, 开挖面积230m2,相当于17m(宽)×14m(高);我国自1987 年在北京地铁首次采用新奥法施工复兴门车站及折返线工程,车站跨度达26m。
针对我国城市地下工程的特点和地质条件, 新奥法经过多年的完善与发展,又开发了“浅埋暗挖法”这一新方法,与明挖法、盾构法相比较,由于它可以避免明挖法对地表的干扰性,而又较盾构法具有对地层较强的适应性和高度灵活性,因此目前广泛应用于城市地铁区间隧道、车站、地下过街道、地下停车场等工程,如根据新奥法的基本原理,采用“群洞”方案修建的广州地铁二号线越秀公园站及南京地铁一期工程南京火车站站,断面复杂多变的折返线工程、联络线工程也多采用新奥法。
在我国利用新奥法原理修建地铁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。
浅埋暗挖法又称矿山法，起源于1986年北京地铁复兴门折返线工程，是中国人自己创造的适合中国国情的一种隧道修建方法。
该法是在借鉴新奥法的某些理论
基础上，针对中国的具体工程条件开发出来的一整套完善的地铁隧道修建理论和操作方法。
与新奥法的不同之处在于，它是适合于城市地区松散土介质围岩条件下，隧道埋深小于或等于隧道直径，以很小的地表沉降修筑隧道的技术方法。
它的突出优势在于不影响城市交通，无污染、无噪声，而且适合于各种尺寸与断面形式的隧道洞室。
顾名思义，浅埋暗挖法是一项边开挖边浇注的施工技术。
其原理是：利用土层在开挖过程中短时间的自稳能力，采取适当的支护措施，使围岩或土层表面形成密贴型薄壁支护结构的不开槽施工方法，主要适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地质。
由于浅埋暗挖法省去了许多报批、拆迁、掘路等程序，现被施工单位普遍采纳。
浅埋暗挖法的核心技术被概括为18字方针：管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测。
其主要的技术特点为：动态设计、动态施工的信息化施工方法，建立了一整套变位、应力监测系统；强调小导管超前支护在稳定工作面中的作用；研究、创新了劈裂注浆方法加固地层；发展了复合式衬砌技术，并开创性地设计应用了钢筋网构拱架支护。
由于该工法在有水条件的地层中可广泛运用，加之国内丰富的劳动力资源，在北京、广州、深圳、南京等地的地铁区间隧道修建中得到推广，已成功建成许多各具特点的地铁区间隧道，而且在大跨度车站的修筑中有相当的应用。
此外，该方法也广泛应用于地下车库、过街人行道和城市道路隧道等工程的修筑。