最新公路隧道新奥法基本施工工艺

公路隧道新奥法基本

施工工艺

附件3

施工技术总结论文申报表申报单位：中铁十九局集团第五工程有限公司

公路隧道新奥法基本施工工艺

中铁十九局集团第五工程有限公司王润生

摘要：通过四年来的探索对比、实践及经验总结，积累公路隧道新奥法开挖、爆破、支护、二次衬砌、防排水等要点。

关键词：隧道新奥法施工方法工艺要点技术控制

1、前言

经20多年的实践和推广，新奥法已在欧洲一些国家如奥地利、联邦德国、瑞典、瑞士、法国等的山岭隧道中普遍使用(占70~80%)，并已用于地下铁道，且取得沉降量特别小的显著成果。日本从1976年以来，已有近100座隧道采用了新奥法。

中国从60年代初开始推广喷锚支护新技术，到1981年底，采用喷锚支护的地下工程和井巷的总长度已接近7500公里。2012年以来，又在普济、下坑、大瑶山等铁路隧道采用新奥法进行施工。

渤海大道一期工程前石隧道：左线里程为LK32+310~LK32+870，左线全长为560m，右线里程RK32+330~RK32+895，右线隧道全长565m。隧道限界宽度为17.5m，左、右线隧道净距为20m。隧道建设规模为双向八车道。隧道最大埋深约120m，设计隧道路面标高44.188~35.915m。此隧道工程开挖断面大，围岩差、地层变化复杂；隧道洞口段浅覆土极易出现坍塌、冒顶等施工风险；隧道中段有遇水极易软化的页岩及煤层；结合新奥法具有工序少，对围岩扰动小，开挖断面大，掘进速度快等优点，我单位采用新奥法施工方法进行施工；在结合以往施工经验，并不断完善施工工艺的过程中形成本文。

2、工艺特点

新奥法施工采用喷锚支护为主要手段，在隧道爆破后立即施工喷射混凝土支护，能有效地制止岩层变形的发展，并控制应力降低区的伸展而减轻支护的承载，增强了岩层的稳定性。因此可以利用开挖施工面的时空效应，以限制支护前的变形发展，阻止围岩进入松动的状态，在必要的情况下可以进行超前支护，加之喷射混凝土的早强和全面粘结性因而保证了支护的及时性和有效性。

钢支撑、锚杆和喷射混凝土集合在一起使围岩成为支护体系的组成部分。喷锚支护具有一定柔性，可以和围岩共同产生变形，在围岩中形成一定范围的弹性变形区。形成了以锚杆、喷射混凝土和隧道围岩为三位一体的承载结构，共同支承山体压力。

构筑防水层、围岩隧道排水；选择合理的断面形状尺寸；给支护留变形余量；开挖后及时做好支护、封闭围岩等，都是为保护隧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，并加固围岩，提高围岩强度，使其与人工支护结构共同承受隧道压力。

3、适用范围

3.1、具有较长自稳时间的中等岩体；

3.2、弱胶结的砂和石砾以及不稳定的砾岩；

3.3、强风化的岩石；

3.4、刚塑性的粘土泥质灰岩和泥质灰岩；

3.5、坚硬粘土，也有带坚硬夹层的粘土；

3.6、微裂隙的，但很少粘土的岩体；

4、工艺原理及主要施工工艺

4.1、工艺原理

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、测量来指导地下工程的设计与施工。

4.1.1、新奥法中认为，岩体是结构体系中的主要承载单元，在施工中必需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。

4.1.2、为充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形。

4.1.3、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。

4.1.4、在施工中的各个阶段，应进行现场量测监视，及时提供可靠的数量足够的量测信息。

4.1.5、为了铺设防水层，成为了承受锚杆锈蚀，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。

4.1.6、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，围岩和支护结构形成一个整体，因而提高了支护体系的安全度。

4.2、围岩分级

围岩级别可根据调查、勘探、试验等资料、岩石隧道的围岩定性特征、围岩基本质量指标（BQ）或修正的围岩质量指标[BQ]值、土体隧道中的土体类型、密实状态等定性特征，按表3.1确定。当根据岩体基本质量定性划分与（BQ）值确定的级别不一致时，应重新审查定性特征和定量指标计算参数的可靠性，并对它们重新观察、测试。在工程可行性研究和初勘阶段，可采用定性划分的方法或工程类比方法进行围岩级别划分。见表4.2-1

1.Ⅰ全段面开挖

2.Ⅱ初期支护

3.Ⅲ洞身二次衬砌

全断面法洞身开挖循环进尺可按2.5~5.0m 控制，实际施工时应根据围岩状况及钻眼机具的钻孔深度确定。

2、台阶法开挖、支护顺序见图5.1.3-2。

1.Ⅰ上台阶开挖

2.Ⅱ拱部初期支护

3.Ⅲ下台阶中槽开挖

4.Ⅳ边墙开挖

5.Ⅴ边墙初期支护

6.Ⅵ洞身二次衬砌

台阶法洞身开挖循环进尺宜按1.5倍的钢拱架间距进行；上、下台阶间距：软弱围岩地段宜采用微台阶（上、下台阶间距取3~5m ），以确保初期支护及时封闭成环；一般地段采用长台阶法（上、下台阶间距取60m 以上），以避免上、下台阶施工作业的相互干扰。 3、台阶分部法开挖、支护顺序见图5.1.3-3。

Ⅸ

Ⅲ

Ⅴ

Ⅳ

Ⅴ

Ⅰ

Ⅱ

Ⅵ

Ⅵ

Ⅶ

Ⅷ

1.Ⅰ上弧形导坑开挖

2.Ⅱ拱部初期支护

3.Ⅲ核心土开挖

4.Ⅳ下台阶中槽开挖

5.Ⅴ边墙开挖

6.Ⅵ边墙初期支护

7.Ⅶ仰拱初期支护

8.Ⅷ仰拱衬砌

9.Ⅸ洞身二次衬砌

台阶分部法的循环进尺、上、下台阶间距取值同台阶法。 4、单侧壁导坑法开挖、支护顺序见图5.1.3-4。

Ⅲ

Ⅴ

Ⅰ

Ⅱ

Ⅵ

Ⅵ

Ⅶ

1.Ⅰ先行导坑开挖

2.Ⅱ先行导坑初期支护

3.Ⅲ后行导坑开挖

4.Ⅳ后行导坑初期支护

5.

Ⅴ拆除中墙6.

Ⅵ仰拱衬砌

7.

Ⅶ洞身二次衬砌

5

5.1.3-5。