新奥法施工原理及方法概述课件(共63页)
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矿山法新奥法施工PPT课件
第六章 地下铁道施工
• 新奥法是一种“概念”或“原则”，而不是一种固定不变的具体施工方法 或技术。
新奥法创始人最初把新奥法作为一种与新型支护有关的隧道修建方法提出 来的。但是，将新奥法仅限于一种特定的施工方法或具体支护技术将会使它的 推行受到很大限制。
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第四节 矿山法施工
《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》把新奥法基本要点简化为4点: 合理地利用围岩的自承能力，保护围岩稳定； 以喷混凝土、锚杆为主要支护手段，及时支护、封闭，使围岩成为支护体系
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第四节 矿山法施工 2．地层预加固和预支护技术
(1)小导管超前注浆
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第四节 矿山法施工
(2)开挖面深孔注浆
正注浆区域
已注浆区域
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第四节 矿山法施工
(3)管棚超前支护 所谓管棚，就是把一系列直径为70~250mm的钢管，沿隧道外轮廓线或部分
外轮廓线，顺隧道轴线方向依次打入开挖面前方的地层内，以支撑来自外侧的 围岩压力。
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第四节 矿山法施工
④强支护：指在浅埋的松软地层中施工，初期支护必须 十分牢固，具有较大的刚度，以控制开挖初期的变形； ⑤快封闭：指在分部开挖施工中，必须采用临时仰拱封 闭，开挖一环，封闭一环，提高初期支护的承载能力； ⑥勤量测：指对隧道施工过程进行经常性的量测，掌握 施工动态，及时反馈，是浅埋暗挖法施工成败的关键。
（4）开挖方法选择
•地层稳定性较好时，可采用长台阶半断面施工方法 ；
施工机械布置到上台阶进行施工，加快施工进度。 拱部初期支护长时间无法封闭，当拱部地层压力较大，且拱脚部位土体 不能提供足够反力时，整个拱部将连同支护一起下沉，严重时拱脚部位土 体将产生滑移，涌入隧道。 当遇到这种情况时，可施作临时仰拱，形成半断面临时闭合结构，促使 地层稳定。临时仰拱的安设与拆除必然将增加工程量，增大工程费用。
新奥法施工技术专题图文
隧道工程基本概念
隧道工程基本概念
隧道工程基本概念
隧道工程基本概念
光面爆破 光面爆破是指延开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区之后起爆， 已形成平整的轮廓面的爆破作业。
预裂爆破 预裂爆破是指延开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区之前起爆， 已形成平整的轮廓面的爆破作业。
隧道施工 隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技术和施工管理的总称。
新奥法施工基本原理
隧道施工方法 矿山法（传统矿山法、新奥法）、明挖法、盾构法、TBM法和沉埋法
新奥法概念 新奥法(新奥地利施工方法)是以岩石力学为理论基础，以柔性支护为主要的支护手段，采用 现场监测结果来反馈设计与施工的一种方法。可总结为三大支柱（柔性支护、控制爆破和 监控量测）、一个中心（充分发挥围岩自承能力）和一个一体化（设计、施工和监测动态 一体化）。
初期支护 为控制围岩应力适量释放和变形，增加结构安全度和方便施工，隧道开挖后立即施作刚度较小 并作为永久承载结构一部分的结构层，称为初期支护。传统施工方法中采用的钢木构件支撑在 模筑整体式衬砌时通常应予以拆除，不作为永久承载构件，称为临时支撑。
隧道工程基本概念
二次衬砌 为了保证隧道永久稳定和安全，所施作的具有一定安全储备的隧道结构。 目前铁路上一般多采用由初期支护（简称支护）、防水板、二次衬砌共同组成的复合式衬砌结构 形式。
业线
台、衬砌钢模台车
隧道开挖技术
全断面法施工特点 • 开挖断面与作业空间大、干扰小； • 有条件充分使用机械，减少人力； • 工序少，便于施工组织与管理，改善劳动条件； • 开挖一次成形，对围岩扰动少，有利于围岩稳定。
隧道开挖技术 全采用全断面法应注意的问题
山岭隧道新奥法施工课件
48
现场岩溶突水事故统计表
溶洞 涌水涌砂频数（次） 最大涌水量（m3/h）
涌砂涌泥总量（m3） 平均涌砂涌泥量（m3/次
）
1#
2#
3#
4#
5#
7
17
4
5
9
400 69000 3000 2000 20000 0
40 10127 6400 5500 25900
6 596 1600 1100 2878
49
及
4．用插板或并排钢管打入地层进行
进行预加固
其
预支护
附 开挖面顶部
1． 缩短开挖时间及提前喷射混凝 1． 加钢支撑
近 掉块增大
土
2． 预加固地层
2． 采用插板或并排钢管
3． 缩一次开挖长度
4． 开挖时暂时分部施工
开挖面出现涌水 1． 加速混凝土硬化（增加速凝剂 1． 采取排水方法
或者涌水量增加
等）
（如排水钻孔、井点降水……等）
栈桥
7 15-25m 4-6m
施工工序正面示意图
施工工序纵断面示意图
超前支护
11
1
6-1
3
6-2
5 2
6-3 4
栈桥
仰拱
7
衬砌
挖掘装载隧道掘进机 Cut and load machine
第四节 施工辅助措施
预加固和预支护的应用条件； 发挥的作用； ○ 超前锚杆、插板、小导管等—预支护; ○ 管棚； ○ 超前小导管注浆—介于预支护和预加固之间; ○ 开挖工作面及围岩预注浆—预加固.
2
1
3
( ) 双侧臂导坑法
17
CD法
CRD法
18
双侧壁导坑法
现场岩溶突水事故统计表
溶洞 涌水涌砂频数（次） 最大涌水量（m3/h）
涌砂涌泥总量（m3） 平均涌砂涌泥量（m3/次
）
1#
2#
3#
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5#
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400 69000 3000 2000 20000 0
40 10127 6400 5500 25900
6 596 1600 1100 2878
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及
4．用插板或并排钢管打入地层进行
进行预加固
其
预支护
附 开挖面顶部
1． 缩短开挖时间及提前喷射混凝 1． 加钢支撑
近 掉块增大
土
2． 预加固地层
2． 采用插板或并排钢管
3． 缩一次开挖长度
4． 开挖时暂时分部施工
开挖面出现涌水 1． 加速混凝土硬化（增加速凝剂 1． 采取排水方法
或者涌水量增加
等）
（如排水钻孔、井点降水……等）
栈桥
7 15-25m 4-6m
施工工序正面示意图
施工工序纵断面示意图
超前支护
11
1
6-1
3
6-2
5 2
6-3 4
栈桥
仰拱
7
衬砌
挖掘装载隧道掘进机 Cut and load machine
第四节 施工辅助措施
预加固和预支护的应用条件； 发挥的作用； ○ 超前锚杆、插板、小导管等—预支护; ○ 管棚； ○ 超前小导管注浆—介于预支护和预加固之间; ○ 开挖工作面及围岩预注浆—预加固.
2
1
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( ) 双侧臂导坑法
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CD法
CRD法
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双侧壁导坑法
新奥法ppt课件
合用条件及要求
深埋、浅埋、中档埋深 均可； 勘测、设计、施工、控制各环节亲密配合； 尽量地发挥围岩旳自承作用 ，采用控制爆
破（光面爆破、预裂爆破）。
新奥法旳优点
（1）经济、迅速。
若以面积A为100，设计衬砌量 B和超挖量旳面积C。能够看出，
因为采用控制爆破、柔性 薄衬砌，新奥法旳开挖量为老
喷射混凝土关键是控制冠石，此时，喷射 混凝土需能承受冠石旳重量。
喷层对局部不稳定危岩块体旳抗拉承 载力应按下式验算（冲切）
0.6c ft hur 1.1 QG0
c ——喷层工作条件系数，取0.6；
ft——喷射混凝土抗拉强度设计值（kPa）； h——喷层厚度 ur——不稳定危岩块体出露面旳周围长度
而在松软、破碎岩体中，因为岩体不能承受增 大旳应力，在一定范围内旳岩石就要松动、破 坏并向隧道内坍塌。
围岩压力类型有垂直压力、侧压力和底压力，
4.2.2 隧道围岩压力旳拟定
1）深埋隧道围岩压力旳拟定
q 0.45 26s 1 i(B 5)
i——为每增减1m时旳围岩压力增减率。 以B＝5.0m旳围岩垂直均布压力为准，当 B<5.0m时，取i＝0.2；当B＝5.0— 15.0m时，取i＝0.1。
配合光面爆破等控制爆破技术，使开挖 断面轮廓平整、精确，便于锚喷成型， 并降低回弹量；
减轻爆破对围岩旳松动破坏，维持围岩 强度和自承能力。
4.1.3 新奥法与锚喷支护
不能将新奥法等同于锚喷支护； 既有亲密联络又有原则区别； 锚喷支护旳迅速有效旳支护施工手段，才
有可能使新奥法旳基本原则得以实现。 不把围岩看成自承构造，不充分发挥围岩
T未知
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新奥法支护的施工方法
新奥法支护的施工方法摘要：一、新奥法支护的概述二、新奥法支护的施工原理1.支护结构设计2.支护材料选择3.施工工艺三、新奥法支护的施工步骤1.前期准备2.锚杆施工3.钢筋网片铺设4.混凝土喷射5.施工监测四、新奥法支护的施工注意事项1.施工安全2.质量控制3.环境保护五、新奥法支护的应用实例六、新奥法支护的发展趋势正文：一、新奥法支护的概述新奥法支护（New Austrian Tunneling Method，简称NATM）是一种地下洞室支护施工方法，起源于20世纪60年代的奥地利。
它采用锚杆与喷射混凝土相结合的方式，形成一种柔性、可靠的支护体系，广泛应用于隧道、地下室、基坑等工程领域。
二、新奥法支护的施工原理1.支护结构设计：根据工程地质条件、地下水位、工程用途等因素，设计合理的支护结构，包括锚杆布置、喷射混凝土厚度等。
2.支护材料选择：选用高强度、耐腐蚀的锚杆和喷射混凝土材料，确保支护结构的稳定性。
3.施工工艺：采用锚杆钻机钻孔，安装锚杆，然后利用喷射混凝土设备将混凝土喷射到锚杆周围，形成支护层。
三、新奥法支护的施工步骤1.前期准备：进行地质勘查，了解地下水位、地质构造等情况；清理施工现场，确保施工安全。
2.锚杆施工：根据设计图纸，采用锚杆钻机钻孔，安装锚杆，施加预应力。
3.钢筋网片铺设：在锚杆之间铺设钢筋网片，连接锚杆，提高支护结构的整体性。
4.混凝土喷射：利用喷射混凝土设备，将混凝土喷射到锚杆周围，形成支护层。
喷射过程中，控制混凝土的喷射速度和厚度，以确保支护层的质量。
5.施工监测：施工过程中，对支护结构进行监测，了解支护效果和施工安全。
如有异常情况，及时采取措施进行处理。
四、新奥法支护的施工注意事项1.施工安全：加强施工现场管理，严格遵守安全操作规程，防止事故发生。
2.质量控制：严格把控施工质量，确保支护结构的稳定性。
3.环境保护：施工过程中，加强环境保护措施，减少对周围环境的影响。
五、新奥法支护的应用实例新奥法支护在我国众多地下工程中得到了广泛应用，如地铁、隧道、基坑等。
2 隧道新奥法施工ppt课件
• 3、塌方征兆：拱顶喷混凝土出现对称的能够
向下滑动的剪切破坏时，或侧墙发生向内侧滑动 的剪切破坏，并伴有底鼓景象，都有能够发生塌 方事故
• 周边位移量测
•
隧道内壁面连线方向的位移之和称为收敛。
收敛值为两次量测值之差。
• 目的：根据变形速率判别围岩稳定程度和二次
衬砌的合理施作时机。
• 要求：必需量测准确，计算无误。
第二章 隧道新奥法施工
第二章 隧道新奥法施工
一、新奥法的开展过程 二、新奥法的根本原理 三、锚杆支护机理 四、隧道施工监测
一、新奥法的开展过程
• Rabcewicz最早把新奥法思想用于奥地利阿尔卑斯
山深埋硬岩隧道建立，采用柔性支护旨在充分利 用拱效应—地层的自稳才干；20世纪60年代中期， Muller把新奥法用于法兰克福、慕尼黑等城市地 铁软岩隧道中。由于地表建筑物的存在，这些软 岩隧道的构造设计和施工对地表沉陷有严厉限制。 因此采用地层预加固和具有足够强度的预支护的 方法施工。
问题、钢拱架、底鼓景象
• 目测法危险性判别: • 1、危险性不大的破坏：构筑仰拱后的拱肩部
剪切破坏
• 2、危险性较大的破坏：没有构筑仰拱的情况
下，隧道净空位移速率较大且位移量极大时，拱 顶喷混凝土因受弯曲紧缩而产生的裂隙经常开展 急剧，伴有混凝土碎片剥落，隧道内有异常响动， 烟尘飞扬，漏水量忽然增大
进展动态管理，根据量测信息，预见事故和险情， 以便及时采取措施，防患于未然
• 2、指点施工：量测数据经过分析处置，预测
和确认隧道围岩最终稳定时间，指点施工顺序和 施作二次衬砌时间
• 3、修正设计：根据隧道开挖后的监控量测信
息，进展综合分析，修正支护参数和检验施工与 设计
向下滑动的剪切破坏时，或侧墙发生向内侧滑动 的剪切破坏，并伴有底鼓景象，都有能够发生塌 方事故
• 周边位移量测
•
隧道内壁面连线方向的位移之和称为收敛。
收敛值为两次量测值之差。
• 目的：根据变形速率判别围岩稳定程度和二次
衬砌的合理施作时机。
• 要求：必需量测准确，计算无误。
第二章 隧道新奥法施工
第二章 隧道新奥法施工
一、新奥法的开展过程 二、新奥法的根本原理 三、锚杆支护机理 四、隧道施工监测
一、新奥法的开展过程
• Rabcewicz最早把新奥法思想用于奥地利阿尔卑斯
山深埋硬岩隧道建立，采用柔性支护旨在充分利 用拱效应—地层的自稳才干；20世纪60年代中期， Muller把新奥法用于法兰克福、慕尼黑等城市地 铁软岩隧道中。由于地表建筑物的存在，这些软 岩隧道的构造设计和施工对地表沉陷有严厉限制。 因此采用地层预加固和具有足够强度的预支护的 方法施工。
问题、钢拱架、底鼓景象
• 目测法危险性判别: • 1、危险性不大的破坏：构筑仰拱后的拱肩部
剪切破坏
• 2、危险性较大的破坏：没有构筑仰拱的情况
下，隧道净空位移速率较大且位移量极大时，拱 顶喷混凝土因受弯曲紧缩而产生的裂隙经常开展 急剧，伴有混凝土碎片剥落，隧道内有异常响动， 烟尘飞扬，漏水量忽然增大
进展动态管理，根据量测信息，预见事故和险情， 以便及时采取措施，防患于未然
• 2、指点施工：量测数据经过分析处置，预测
和确认隧道围岩最终稳定时间，指点施工顺序和 施作二次衬砌时间
• 3、修正设计：根据隧道开挖后的监控量测信
息，进展综合分析，修正支护参数和检验施工与 设计
新奥法施工
新奥法的基本要点是：
(1) 隧道的承载部分主岩强度；
(3) 极力防止围岩松动；
(4) 避免围岩处于单轴及两轴受力状态；
(5) 对围岩的变形加以控制；
图1 新奥法施工程序
新奥法施工
1 概述
传统的矿山法施工，为地下铁道暗挖施工技术奠定了基础。到本世纪60年代，由于喷射混凝土和锚杆技术的出现，创造了新奥地利施工法(New Austria Tunnelling Method)，简称新奥法(NATM)。新奥法的基本思想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，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的量测+监控来指导地下工程的设计与施工，其施工程序见图1。
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光爆设计
地质调查
放样布眼
光
面
原因分析
定位开眼
爆
破
修改光爆设计
钻眼
工 艺
流
清孔
程
图
装药
联起爆网络
起爆通风否是 Nhomakorabea光爆效果检查
掏槽眼（在工作面上首先爆破以造成第二个自由面的炮眼）
辅助眼
周边眼（为控制掘进断面周边而钻凿的炮眼）
上台阶：1段：4个，每孔装药5巻 3段：5个，每孔装药4巻 5段：9个，每孔装药4巻 7段：2个，每孔装药4巻 9段：12个，每孔装药4巻 10段：31个，每孔装药1巻 11段：13个，每孔装药4巻 共76个孔，215巻炸药。
新奥法施工的基本原则
• 少扰动 • 早喷锚 • 勤量测 • 紧封闭
开挖
• 爆破 • 出渣
初支
• 超前支护 • 立架 • 喷锚支护
• 排水、集水管道
防水排水 • 防水板、土工布
二衬
• 二衬钢筋 • 预埋件 • 模筑混凝土
初期支护 防水层 模注二次衬砌
隧线 道路 中中 线线
C25素砼
2%
路线设计标高
产生超挖的原因 围岩层理与节理。 测量放样误差。 炮眼开挖位置的准确性。 爆破方法与爆破参数。
控制超挖的主要措施有：
根据地质条件选择合适的爆破方法和钻爆参数。 光面爆破应使用低密度、低爆速、低猛度、高 爆力的炸药。 测量放样要正确。 加强钻孔技术管理，提高钻孔精度。 建立健全开挖、测量、爆破质量管理检查制度。
台阶法
1. 特点 将断面从上至下分成2个或3个台阶开挖； 随着台阶长度的调整，它几乎可以用于所有的地层，
因而是在现场使用的主导方法。 2.种类 长台阶法 短台阶法 超短台阶法
3. 选择台阶长度的条件 (1) 初期支护闭合环的时间要求
围岩越差，闭合时间要求越短，台阶必须缩短。 (2) 施工机械施工场地需求大小
下台阶：1段：8个，每孔装药4巻 3段：8个，每孔装药4巻 5段：4个，每孔装药4巻 7段：10个，每孔装药4巻 7段：13个，每孔装药1巻 共43个孔，共142巻炸药。
光面爆破的分区起爆顺序为： 掏槽眼——辅助眼——周边眼 预裂爆破： 预裂爆破实质上是光面爆破的一种，其爆破原理 与光面爆破相同，只是分区起爆顺序不同。预裂 爆破的分区起爆顺序为： 周边眼——掏槽眼——辅助眼
1
1
2
2
B >(1～1.5)B
(b)
⑶ 超短台阶法 上台阶长度仅为3～5m。 特点：更有利于控制围岩变形，但上下台阶相隔太
近，施工干扰大。 适用于：软弱破碎围岩(Ⅴ、Ⅵ级围岩)
1
1
2
2
B
<B(或3～5m)
(c)
分部开挖法
1. 环形开挖留核心土法 特点： ① 留核心土支顶工作面，稳定性优于超短台阶法： ② 进度慢。 适用于土质或易坍塌的软弱围岩；小型施工机具。
特点： ①双导坑，使洞室最大开挖跨度更小，稳定性增加； ②耗材增加； ③进度慢。
适用于：对地表沉陷要求更高，或跨度更大的隧道。
3
1
2
4
3
1
2
4
图6-5 双侧壁导坑法
双 侧 壁 导 坑 施 工
光面爆破 预裂爆破
光面爆破的定义
光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然 后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包， 将光爆层炸除，形成一个平整的开挖面，是 通过正确选择爆破参数和合理的施工方法， 达到爆后壁面平整规则、轮廓线符合设计要 求的一种控制爆破技术。
根据弹塑性理论，以岩石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，在尽量控 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。
传统矿山法把围岩看做荷载的来源，其围岩 压力全部由支护结构承担，围岩被视作松散 结构，无自承能力。采用大量的钢木支撑， 采用刚度较大的单层衬砌。
原则： 希望初期支护尽快闭合。 围岩不好时，应以条件⑴为主； 围岩较好时，应以条件⑵为主。
4. 施工工序
⑴ 长台阶法 台阶长度L≥5B，B为洞室的宽度。
甚至可以上台阶先贯通，即为“半断面法”。 特点：进度快，仅次于全断面法。 适用于：Ⅲ～Ⅰ级围岩。
(2) 短台阶法 台阶缩短： （1～1.5）B≤ L＜5B, 特点： ① 支护闭合时间加快，围岩稳定性增加； ② 台阶缩短加大了对下台阶施工的干扰。 适用于：Ⅴ、Ⅳ级围岩
超 挖
侧 卸 式 装 载 机
挖 掘 机 ＆ 自 卸 车
出渣是隧道作业的基本作业之一。出渣作业能力的强 弱，决定了它在整个作业循环中所占时间的长短（一般 在40％～60％），因此，出渣运输作业能力的强弱在 很大程度上影响施工速度。
在选择出渣方式时，应对隧道或开挖坑道断面的大小、 围岩的地质条件、一次开挖量、机械配套能力、经济性 及工期要求等相关因素综合考虑。
隧底填充C10素砼
C25素砼
复合式衬砌结构图
1.全断面法 2.台阶法 3.分部开挖法
全断面法
按照隧道设计轮廓线一次爆破成型 1. 适应条件 ⑴ Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ级围岩 ⑵ 大型施工机具(钻孔台车、模板台车等) ⑶ 经济性考虑：中长隧道。
2.施工特点 ⑴ 工序少，管理方便； ⑵ 进度快～各工序流水作业、能应用大型机械 设备爆破效果好； ⑶ 对围岩扰动少～爆破1次； ⑷ 要求地质条件较好。
1.锚杆 2.喷射混凝土 3.拱架 4.网片
而新奥法完全相反，它把支护结构和围岩本 身看做一个整体，二者共同作用达到稳定洞 室的目的。
新奥法的优点：
新奥法摒弃了采用厚壁混凝土结构支护松 动围岩的理论，可以节省大量材料，改善 施工条件，降低工程造价，同时也为大型 机械化施工提供了条件。
量测控制曲线
1.如果位移时态曲线趋于平稳，说明位移速率不断下 降，这是稳定的标志。 2.当位移—时间曲线出现反弯点，也即位移出现反常 的急剧增长现象时，表明围岩和支护已呈不稳定状态 或危险状态，应加密监视，并适当加强支护，必要时 应立即停止开挖并进行施工处理。
1
2
3
4
1 4
5
5
图6-3 环形开挖留核心土法
工字钢
核心土
临时工作平台
2.单侧壁导坑法 特点： ① 洞室开挖跨度减小，有利于围岩稳定； ② 导坑要闭合，增加了材料用量； ③ 进度慢。 适用于：断面跨度大，对地表沉陷有控制要求的 软弱地质。
2 1
3
2 1
3
图6-4 单侧壁导坑法
3.双侧壁导坑法(眼镜工法)