新奥法施工讲座

隧道施工监控量测,报告人:教授级高级工程师,xx交通科研设计院(交通部重庆公路科学研究所),隧道施工监控量测,1、新奥法2、隧道施工监控量测3、工程病例,xx交通科研设计院隧道专业介绍,概况骨干人员:45人职称:研究员6人副研究员及高工14人工程师13人助理工程师8人博士及硕士学位11人平均年龄:35岁涵盖专业:工程地质、隧道结构、隧道机电、交通工程等,重庆交通科研设计院隧道专业介绍,全国已建隧道628公里，我院参与276公里，占44%；全国现有公路隧道规范7部，我院主编6部，占85%；全国3公里以上特长公路隧道22座，我院参与11座，占50%；隧道及道路交通工程2300公里；18项隧道及道路机电工程施工总承包。,重庆交通科研设计院隧道专业介绍,学会及标委会中国公路学会隧道工程学会挂靠单位中国公路标委会隧道专委会挂靠单位荣誉全国青年文明号重庆市十佳班组全国百佳班组全国交通系统劳动模范中国公路学会“百名优秀工程师”,工作重点,公路隧道及地下工程研究、设计、施工监控技术公路隧道病害诊断与处治技术水下沉管隧道关键技术公路智能监控技术交通工程监控技术研究交通工程检测与控制设备开发,发展：50年代，30多座、总长2.5km；1979年，370座、总长52km；1993年，682座、总长136km；在这以前多为1000m以下的低等级公路2000年，1684座、总长628km；规模：2003年预计可达1800座、总长可达750km。宽度(1017米，24车道)向特长隧道方面发展（5公里以上的特长隧道）,我国公路隧道发展现状,我国公路隧道发展现状,双洞、连拱、小净距)水下(盾构、沉管)水平：发展较快(新奥法应用、建设规模、地质条件、机电系统)差距较大(设计理念、光爆效果、初支质量、机械化施工、施工管理),新奥法,第一部分,隧道新奥法设计及施工监控量测,1、新奥法,1.1新奥法的基本概念1.2新奥法的力学特征1.3新奥法的设计院原则1.4新奥法与喷锚支护的关系1.5新奥法及其技术特点,隧道新奥法设计及施工监控量测,1、新奥法,1.1新奥法的基本概念新奥法是由奥地利的地质专家L.V.Rabcewicz教授50年代总结了前人的经验后所提出来的一套隧道设计、施工的新技术，1964年获专利。是新奥地利隧道施工方法的简称,它的英文名字是(NewAustrianTunnelingMethod),简写（NATM）,隧道新奥法设计及施工监控量测,1、新奥法,1.1新奥法的基本概念新奥法的核心是最大限度地利用发挥围岩的自承能力，围岩不仅仅是荷载也是结构的一部分而且是结构的主要部分。在整个工程的设计、施工的过程中，以利用和发挥围岩的自承能力为基点，采取各种工程措施，使围岩成为隧道承载体系的一部分。,隧道新奥法设计及施工监控量测,1、新奥法,1.2新奥法的力学特征围岩的力学特征，根据岩体力学理论,芬纳公式（Fenner）,隧道新奥法设计及施工监控量测,抗力特征曲线,1、新奥法,1.2新奥法的力学特征围岩所需的抗力是变化的（与岩体本身、结构刚度和支护时间有关）隧道围岩变形是岩体内能量的释放过程。隧道围岩壁面的变位（内空变位量的大小）能否稳定是新奥法构筑隧道是否安全与稳定的指标。,隧道新奥法设计及施工监控量测,1、新奥法,1.3新奥法的设计原则最大限度地利用发挥围岩的自承能力隧道的支护结构，是要解决如何有效地控制变形问题。应在适宜的时机构筑适宜的支护结构，避免在围岩中出现不利的应力状态。要早支护、柔支护,隧道新奥法设计及施工监控量测,1、新奥法,1.3新奥法的原则要允许围岩有一定的变形（也包括结构的变形），这样不会使围岩和结构承受过大的压力。要求支护结构与围岩尽早地密贴，共同工作。,隧道新奥法设计及施工监控量测,1、新奥法,1.3新奥法的设计原则通过现场监控量测，掌握围岩应力状态和围岩、支护变形发展趋势，调整支护参数，力求获得最适宜的支护结构。使围岩形成力学上稳定的支承环结构。根据隧道围岩力学概念和原则，进行隧道的设计和施工，才能有效的充分地利用围岩天然的自承能力，从保证隧道的安全、节省工程费用。不能顶着干！,隧道新奥法设计及施工监控量测,1、新奥法,1.4新奥法与喷锚支护1.4.1喷锚支护不是新奥法。1.4.2喷锚支护是目前最简便、最经济、最有效的快速柔性支护结构。,隧道新奥法设计及施工监控量测,1、新奥法,1.4.3喷锚支护是一种加固围岩、抑制围岩变形、利用和发挥围岩自承能力的衬砌形式，具有支护及时、柔性、紧贴围岩、与围岩共同变形等特点，在受力条件上比整体式衬砌优越，对加快施工进度，节约劳力及原材料，降低工程成本等效果显著，能保证围岩的长期稳定。,隧道新奥法设计及施工监控量测,1、新奥法,1.5喷射混凝土的作用机理喷射混凝土支护，具有不需模板、施作速度快、早期强度高、密实度好、与隧道围岩紧密粘结、不留空隙的突出优点。隧道开挖后及时施作喷混凝土支护，可以起到封闭岩面、防止风化松动、填充坑凹及裂隙、维护和提高围岩的整体性、帮助围岩发挥自身的结构作用、调整围岩应力分布，防止应力集中，控制围岩变形，防止掉块、坍塌作用。,隧道新奥法设计及施工监控量测,1、新奥法,1.5.1粘接作用增加了围岩切向方向的约束力，使围岩与喷层共同作用。,隧道新奥法设计及施工监控量测,1、新奥法,1.5.2弯曲压缩作用由于向内产生径向变位受到弯曲压缩，对围岩施加了径向约束力。,隧道新奥法设计及施工监控量测,1、新奥法,1.5.3抗剪切,隧道新奥法设计及施工监控量测,1、新奥法,1.5.4楔效应，嵌入岩缝。1.5.6减少局部集中应力。1.5.7防止发生风化。,隧道新奥法设计及施工监控量测,1、新奥法,1.6锚杆的作用机理锚杆是一种锚固在岩体内部的杆状体，锚杆支护是通过锚入岩体内部的锚杆，与岩体融为一体，达到改善围岩的受力状态，实现加固围岩、维护隧道稳定的目的。锚杆对保持隧道围岩稳定、抑制围岩变形发挥很好作用。利用锚杆的悬吊作用、组合拱作用、减跨作用、挤压加固作用，将围岩中的节理、裂隙窜为一体，对围岩内部位移有很好的约束作用，与喷混凝土连成成整体，从而发挥围岩的自承能力。不仅对硬质围岩，而且对软质围岩也能起到良好的支护效果。,隧道新奥法设计及施工监控量测,1、新奥法,1.6锚杆的作用机理1.6.1悬吊作用（可以把可能掉下来的岩块固定起来）1.6.2组合梁作用，把水层岩体叠合组成组合梁（锚杆群）1.6.3缝缀作用，增加整体性（即增加裂缝之间的摩擦力）1.6.4内压作用，向围岩施加经向的约束压应力,隧道新奥法设计及施工监控量测,成拱效果,内压效果,接缝效果,悬吊作用,1、新奥法,1.7新奥法技术特点1.7.1光面和预裂爆破1.7.2初期支护及时密贴1.7.3软弱围岩地段及早闭合1.7.4二次衬砌时间效应1.7.5断面尽量圆顺，避免应力集中,隧道新奥法设计及施工监控量测,1、新奥法,1.7新奥法技术特点设计以工程类比为主，必要时可辅以理论验算，按连续体计算并通过现场量测确认和修改。即“理论导向、测试定量、经验判断”。动态设计与施工,隧道新奥法设计及施工监控量测,1、新奥法,1.7新奥法技术特点考虑预留变形量施工方法与顺序现场监控量测设计,隧道新奥法设计及施工监控量测,1、新奥法,1.8信息反馈修改设计的内容：施工方法变更的建议施工工序的更改预留变形量的修正设计参数的修改与确认采用辅助施工措施的建议,隧道新奥法设计及施工监控量测,第三部分工程病例,隧道新奥法设计及施工监控量测,格栅拱下基脚悬空,隧道新奥法设计及施工监控量测,格栅拱下基脚悬空,隧道新奥法设计及施工监控量测,格栅拱下基脚悬空,隧道新奥法设计及施工监控量测,格栅拱下基脚悬空,格栅拱下基脚悬空,格栅拱下基脚悬空,初期支护采用模注混凝土,初期支护采用模注混凝