地下工程施工(隧道基本施工方法).

岩石。
隧道基本施工方法
一、新奥法施工
10、新奥法使用的注意点 在下述情况时应用新奥法必须与一些辅助方法相配合： 有强烈地压显现的岩体； 膨胀性岩体（要与仰拱和底部锚杆相配合）； 在一些松散岩体中，要用钢背板与之配合； 在蠕动性岩体中，要与冻结法或预加固法等配合。 在下列场合中要极为慎重： 大量涌水的岩体； 由于涌水会产生流沙现象的围岩； 极为破碎，锚杆钻孔、安装都极为困难的围岩； 开挖后完全不能自稳的围岩等。
隧道基本施工方法
一、新奥法施工
早喷锚，开挖后及时施作初期锚喷支护，使围岩变形进 入受控制状态。一方面是使围岩不致因变形过度而产 生坍塌失稳；另一方面是使围岩变形适度发展，以充 分发挥围岩的自承能力。
勤量测，以直观、可靠的量测方法和量测数据来准确评 价围岩(或围岩加支护)的稳定状态或动态发展趋势，以 便及时调接支护形式、开挖方法。量测是现代隧道及 地下工程理论的重要标志之一，也是掌捏围岩动态变 化过程的手段和进行工程设计、施工的依据。
隧道基本施工方法
二、隧道的分部开挖
不同台阶长度下的 地表下沉曲线
隧道基本施工方法
二、隧道的分部开挖
不同台阶长度对隧道稳定性影响
解析情况
1.0D
0.75D
0.5D
塑性区示意
0.25D
塑性区深度 （m）
地表下沉 （mm）
拱顶下沉 （mm）
7.0 35.05 51.34
隧道基本施工方法
5.5 29.18 44.60
二、隧道的分部开挖
1、分部开挖方案 隧道施工方法有很多，但总归起来大体上有全断 面法、台阶法和分部开挖法三大类及若干变化方 案，如下图示。
隧道基本施工方法
二、隧道的分部开挖
隧道基本施工方法
隧道基本施工方法
二、隧道的分部开挖
（1）全断面法 常用在硬岩中，利于大型机械化作业，施工速度快。
（2）台阶法 多用于较软而节理发育的围岩中，有三种变化方案： a、长台阶法 上下台阶距离较远，上台阶超前50m以上或5倍洞跨，施工 中上下部可配大中型机械平行作业。 b、短台阶法 上台阶长度小于5倍但大于1～1.5倍洞跨，适用于较软弱的 围岩，上下台阶施工干扰较大。 c、超短台阶法 上台阶仅超前3～5m，断面闭合较快。多用于机械化程度不 高的各类围岩地段。
（3）坑道支护体系的评价 一个完整的支护体系是由周围岩体和支护结构组成的．因此，支护体系的 设计必须包括对周围岩体支护效应及支护结构效应的评定。而解决后者的 关键是正确认识和了解各类支护结构（模筑混凝土衬砌、喷混凝土支护、 锚杆、钢支撑…等）的构造及其支护效应，正确地确定支护结构与坑道围 岩的接触状态及其相互作用机理，即建立两者的相互作用力学模式，与之 相适应的各种支护体系的设计方法。
由上表和图可以看出： 1、双侧壁导坑法位移最小，拱顶位移为台阶法的66%，边墙
二、隧道的分部开挖
该方法还有一些变化方 法，如在开挖单侧壁导 坑时也采用台阶法，并 及时用斜支撑支护，一 般将这种方法称为 CRD法。
隧道基本施工方法
二、隧道的分部开挖
c、双侧壁导坑法 适用于浅埋大跨度 隧道，地表下沉量 要求严格，围岩条 件特别差时，此法 安全可靠，但速度 慢，造价高。
隧道基本施工方法
隧道工程是经验性极强的学科，长期以来凭经验设计、施工。 大量、丰富的经验中有许多是符合科学的，这些有效的经验提 高到理论上来认识和理解，是隧道施工力学的一个重要任务。
隧道基本施工方法
一、新奥法施工
4、隧道设计施工基本思路
隧道设计施工基本思路
隧道基本施工方法
一、新奥法施工
5、新奥法施工流程图
隧道基本施工方法
即设计理论—施工方法—结构(体系)工作状态(结果)的一 致性。因此，新奥法作为一种施工方法，已在世界范围内 得到了广泛的应用。本节将重点介绍山岭隧道新奥法施工 中的开挖等内容。
隧道基本施工方法
一、新奥法施工
1、新奥法与矿山法施工比较
矿山法支护工作状态
新奥法支护工作状态
隧道基本施工方法
一、新奥法施工
隧道基本施工方法
二、隧道的分部开挖
b、单侧壁导坑法 （CD法---Center diaphgram）
围岩较差，跨度 大，地表沉陷难于控 制时采用，此法单侧 壁导坑超前，中部和 另一侧的断面用正台 阶法施工，故兼有正 台阶法和双侧壁导坑 法的优点，且洞跨可 随机械设备等施工条 件决定，
隧道基本施工方法
一、新奥法施工
6、新奥法施工的基本原则 基本原则可以归纳为“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭” 少扰动：隧道开挖时，尽量减少对围岩的扰动次数、强度、
范围和持续时间。能用机械开挖的就不用钻爆法；采用 钻爆法时，严格控制爆破；采用大断面开挖；根据围岩 类别、开挖方法、支护条件选择合理的掘进进尺；自稳 性差的围岩，掘进进尺应短；支护要紧跟开挖面，缩短 围岩应力松弛时间。
1.0D减小到0.25D，则地表下沉减少67.53%。 4、地表沉降槽宽度台阶长度减小而减小，台阶长度从
1.0D减小到0.25D，则地表沉降宽度减少50%以上。 可见在隧道洞口的施工过程中，当选用台阶法时应尽 量缩短台阶长度，以保证隧道的稳定性。
隧道基本施工方法
二、隧道的分部开挖
（2）单侧壁、双侧壁法和台阶法的力学效果分析比较 分析中取隧道开挖宽度为14.28m ,隧道高度为8.68m。 进行了有限元分析。
地下工程施工与管理
隧道基本施工方法
西南交通大学土木学院 2006年2月
第二篇 地下工程暗挖法施工
概述 不挖开地面，采用矿山法、机械法、化学等方法修
筑地下建筑物的方法，称为地下工程暗挖法。 一般使用在山岭的公路、铁路隧道、城市地下铁道
等的修建中。 主要方法的分类见下框图。
隧道基本施工方法
第二篇 地下工程暗挖法施工
二、隧道的分部开挖
北京地铁西单站(双侧壁导坑法)
隧道基本施工方法
二、隧道的分部开挖
隧道基本施工方法
导洞凿除
三、隧道开挖力学效果分析
1、各种分部开挖的力学效果分析 （1）台阶法的力学效果分析
在隧道施工中，台阶法使用最为广泛，不同的 台阶长度对隧道的稳定性将有不同的影响，特 别在地质条件差，埋深浅时，确定合理的台阶 长度尤为重要。 通过有限元法分析了台阶长度分别为1.0D、 0.75D、0.5D、0.25D（D为隧道跨度）四种情 况下对浅埋隧道洞口稳定性的影响。
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二、隧道的分部开挖
隧道基本施工方法
二、隧道的分部开挖
预留台阶
拱部开挖
隧道基本施工方法
二、隧道的分部开挖
（3）分部开挖法 可分为三种变化方案： a、台阶分部开挖法
又称环形开挖留核心土 法，适用于一般土质或易 坍塌的软弱围岩地段。上 部留核心土支挡开挖工作 面，利于及时施作拱部初 期支护增强开挖工作面的 稳定，核心土及下部开挖 在拱部初期支护保护下进 行，施工安全性好。一般 环形开挖进尺为0.5～1m 左右，不宜过长，
隧道基本施工方法
一、新奥法施工
（4）时间对整个支护体系的影响及评价 各种材料（岩石、混凝土、金属材料等）的性质，其长期性 质都与时间有关。构成坑道支护体系的岩体和结构材料也必 将受时间的影响，如支护结构参与工作的时间、围岩压力的 时间效应、岩体或混凝土徐变、流变对应力应变的影响等。
（5）施工和支护过程的力学评价 洞室的形成是通过开挖和支护两个施工阶段完成的，因此， 施工及支护方法对整个坑道的稳定给予重要的影响。如开挖、 爆破、支撑及支护等对坑道及结构的应力状态产生影响，因 此施工技术的研究也是很重要。
台阶法
单侧壁导坑法
双侧壁导坑法
各种施工方法的塑性区图
隧道基本施工方法
二、隧道的分部开挖
部分计算结果
情况
拱顶位移（cm) 边墙位移(cm) 仰拱位移(cm)
台阶法
5.342
6.022
9.406
单侧壁导坑法
4.378
3.797
14.306
双.339
隧道基本施工方法
二、隧道的分部开挖
紧封闭，一方面是指采取喷射混凝土等防护措施，避免 围岩因长时间暴露而致强度和稳定性的衰减，另一方 面更为重要的是指要适时对围岩施作封闭形支护，这 样做不仅可以及时阻止围岩变形，而且可以使支护和 围岩能进入良好的共同工作状态。
隧道基本施工方法
一、新奥法施工
7、新奥法的优点 （1）支护有效及时，避免松弛压力发生； （2）几乎保持住遗留岩体的强度；理想地适应遇到的岩体； （3）采用量测控制支护过程，使隧道上建筑变形和下沉极小； （4）施工支护同时是永久支护的一部分； （5）喷层厚度小，节省开挖工作量并减小了隧道的开挖跨度； （6）在2～3m很小的埋深条件下也是可以应用的； （7）在稳定性较差的岩体中，能进行迅速的掘进； （8）较经济，安全。
（2）坑道开挖后围岩力学动态和过程 坑道开挖前围岩是处在初始应力的平衡状态中，当开挖洞室后破坏了这种 平衡状态，出现了应力重新分布、构造应力的释放（如岩爆……等）、坑 道周围岩体的性质变化、坑道断面的收敛、甚至坑道崩塌等各种物理现象。 了解和认识从毛洞的形成到其破坏的全过程，有助于充分有效地发挥岩体 这—支护体系的重要组成部分，在整个支护体系中的作用。
传统支护与新奥法围岩表面的应力状态比较 传统支护由于不能及时地向围岩提供径向抗力，围岩松动，表现为
摩尔圆与破坏包络线相切。c、Ф值下降，包络线位置下移与摩尔圆相交， 造成岩体破坏，形成松动围压。
新奥法施工，由于喷混凝土渗入岩体裂隙，起了加固作用，提高了 岩体的c、Ф值，使包络线上移，连续喷射层对围岩表面作用有封护抗力 Pi，使岩体的稳定性得到保证。
隧道基本施工方法
一、新奥法施工
2、隧道施工的力学过程
隧道基本施工方法