隧道新奥法施工工法要点及问题处理

隧道新奥法施工工一、新奥法的基基基本概念念新奥法是应用岩岩岩体力学学理论论，以维维护和和利用围围岩的的自承能能力为为基点，采采用用锚杆和和喷射射混凝土土为主主要支护护手段段，及时时进行行支护，控控制制围岩的的变形形和松弛弛，使使围岩成成为支支护体系系的组组成部分分，并并通过对对围岩岩和支护护的量量测、监监控来来指导隧隧道施施工和地地下工工程设计计施工工的方法和和原原则。新奥法施工方法法法包括全断断面面法、台台阶法法、环形形开挖挖留核心心土法法、中隔隔墙法法（简称CD法）和交交叉叉中隔墙墙法（简简称CRD法）、双双侧侧壁导坑坑法。二、新奥法施工工工的要点点（一）在隧道的的的整个支支护体体系中，围围岩岩是承载载结构构的一部部分，施施工中要要合理理利用围围岩的的自承能能力，保保持围岩岩的稳稳定；（二）隧道开挖挖挖时，应应尽可可能减轻对对隧隧道围岩岩的扰扰动或尽可可能能不破坏坏围岩岩的强度度。（三）允许围岩岩岩有一定定的变变形，初期期支支护应尽尽量做做成柔性性的，以以便与围围岩紧紧密接触触，共共同变形形和共共同承载载，充充分围岩岩的自自身承载载作用用。（四）洞室开挖挖挖后及时时施作作初期支支护，封封闭围岩岩表面面，抑制围围岩岩体的早早期变变形，待围围岩岩稳定后后，再再进行二二次衬衬砌，但但遇软软弱围岩岩特别别是洞口口段衬衬砌要紧紧跟。（五）隧道的几几几何形状状必须须满足在在静力力学上作作为圆圆筒结构构的计计算条件件，因因此,要尽可能使使结结构做得得圆顺顺(如做成圆圆形形或椭圆圆形的的),不产生突突出出的拐角,避免产生生应应力集中中现象象。同时,尽早使衬衬砌砌结构闭闭合(封底)，以形成成承承载环；；（六）对隧道周周周边进行行位移移收敛量量测是是施工过过程中中必不可可少的的一个重重要环环节，从从现场场量测反反馈信信息及时时修改改设计和和施工工方案。（七）对外层衬衬衬砌周围围岩体体的渗水水，要要通过足足够的的“排堵措施”予以解决决，如如在两层层衬砌砌之间设设置中中间防水水层等等。三、新奥法施工工工方法全断面法（一）全断面法法法的概念念及适适用条件件全断面法全称为为为“全断面一一次次开挖法”，即按隧隧道道设计断断面轮轮廓一次次开挖挖成型的的方法法，如图1所示。全断面法常适用用用于Ⅰ～Ⅲ级硬岩的的石石质隧道道，可可采用深深孔爆爆破施工工。图1全断面施施工方方法1-全断面开挖挖；；2-锚喷支护护；3-模筑混凝凝土土（二）全断面法法法的优缺缺点优点：较大的作作作业空间间，有有利于采采用大大型配套套机械械化作业业，提提高施工工速度度，工序序少，干干扰少，便便于于施工组组织与与管理，采采用用深孔爆爆破时时，可加加快掘掘进速度度，对对围岩的的震动动次数较较少，有有利于围围岩稳稳定。缺点：由于开挖挖挖面较大大，围围岩相对对稳定定性降低低，且且每循环环工作作量相对对较大大，要求求施工工单位有有较强强的开挖挖、出出渣与运运输及及支护能能力，采采用深孔孔爆破破时，产产生的的爆破震震动较较大，对对钻爆爆设计和和控制制爆破作作业要要求较高高。（三）全断面施施施工工序序1.用钻孔台车车钻钻眼，然后后后装药、联联接接导火线线；2.退出钻孔台台车车，引爆炸炸炸药，开开挖出出整个隧隧道断断面；3.排除危石；；4.喷射拱圈混混凝凝土，必要要要时安设设拱部部锚杆；；5.用装碴机将将石石碴装入运运运输车辆辆，运运出洞外外；6.喷射边墙混混凝凝土，必要要要时安设设边墙墙锚杆；；7.根据需要可可喷喷第二层混混混凝土和和隧道道底部混混凝土土；8.开始下一轮轮循循环；9.通过量测判判断断围岩和初初初期支护护的变变形，待待基本本稳定后后，施施作二次次模注注混凝土土衬砌砌。（四）全断面施施施工注意意问题题1.加强对开挖挖面面前方的工工工程地质质和水水文地质质的调调查。2.各工序机械械设设备要配套套套。3.加强各种辅辅助助施工方法法法的设计计和施施工检查查。4.重视和加强强对对施工操作作作人员的的技术术培训。5.在选择支护护类类型时，应应应优先考考虑锚锚杆和喷喷射混混凝土、挂挂网网、拱架架等支支护型式式。台阶法（一）台阶法的的的概念及及适用用条件是新奥法中适用用用性最广广的施施工方法法，多多适用于Ⅳ、Ⅴ级围岩中中。它它将断面面分成成上半断断面和和下半断断面两两部分分分别进进行开挖挖，如如图2所示，随随着着台阶长长度的的调整，它它几几乎可以以用于于所有的的地层层。根据据台阶阶的长度度，它它有长台台阶法法、短台台阶法法和超短短台阶阶法三种种方式式。图2台阶施工工方法法1—上半部开挖挖2—拱部喷锚锚支支护3—拱部衬砌4—下半部中央央部部开挖5—边墙部开开挖6—边墙部喷喷锚锚支护及及衬砌砌图3台阶法a)长台阶法b)短台阶法c)超短台阶阶法法（1）长台阶法法如图3a，上、下下开开挖断面面相距距较远，一一般般上台阶阶超前前50m以上或大大于5倍洞宽。施施施工时，上上、下下部可配配备同同类机械械进行行平行作作业。当当机械不不足时时也可用用一套套机械设设备交交替作业业，即即在上半半断面面开挖一一个进进尺，然然后再再在下断断面开开挖一个个进尺尺。当隧隧道长长度较短短时，亦亦可先将将上半半断面全全部挖挖通后，再再进进行下半半断面面施工，习习惯惯上又称称为“半断面法”。（2）短台阶法法如图3b，这种方方法法也是分分成上上下两个个断面面开挖，两两个个断面相相距较较近，一一般上上台阶长长度小小于5倍但大于1～1.5倍洞宽，或或5～50m，上下断断面面基本上上可以以采用平平行作作业，其其作业业顺序和和长台台阶法相相同。短短台阶法法能缩缩短支护护结构构闭合的的时间间，改善善初期期支护的的受力力条件，当当遇遇到软弱弱围岩岩时需慎慎重考考虑，必必要时时应采用用辅助助施工措措施稳稳定开挖挖工作作面，以以保证证施工安安全。（3）超短台阶阶法法如图3c，这是一一种种适于在在软弱弱地层中中开挖挖的施工工方法法，一般般在膨膨胀性围围岩及及土质地地层中中采用。为为了了尽快形形成初初期闭合合支护护以稳定定围岩岩，上下下台阶阶之间的的距离离进一步步缩短短，上台台阶仅仅超前3～5m，不能平平行行作业，只只能能采用交交替作作业，因因而施施工进度度会受受到很大大的影影响。在在软弱弱围岩中中采用用超短台台阶法法施工时时应特特别注意意开挖挖工作面面的稳稳定性，必必要要时可对对围岩岩采用预预加固固或预支支护措措施，如如向围围岩中注注浆或或打入超超前水水平小导导管等等。（二）台阶法的的的优缺点点优点：开挖具有有有足够的的作业业空间和和较快快的施工工速度度，有利利于稳稳定，上上部开开挖支护护后，下下部作业业较安安全。缺点：上下部作作作业互相相干扰扰，台阶阶开挖挖会增加加对围围岩的扰扰动次次数等。（三）台阶法注注注意问题题1.台阶数不宜宜过过多，台阶阶阶长度要要适当当，一般般以一一个台阶阶垂直直开挖到到底，保保持平台台长2.5m～3m为好。2.个别破碎地地段段可配合喷喷喷锚支护护和挂挂网施工工。3.上部开挖时时，因因临空面面较大，易易使使爆破面面渣块块较大，不不利利于装渣渣，应应适当密密布中中小炮孔孔。4.采用台阶法法开开挖关键问问问题是台台阶的的划分形形式。台台阶划分分要求求做到爆爆破后后渣量较较大，钻钻孔作业业面与与出渣运运输干干扰少。分部开挖法（一）分部开挖挖挖法的概概念及及适用条条件又称环形开挖留留留核心土土法，适适用于一一般土土质或易易坍塌塌的软弱弱围岩岩地段。上上部部留核心心土可可以支挡挡开挖挖工作面面，增增强开挖挖工作作面的稳稳定，施施工安全全性较较好。一一般环环形开挖挖进尺尺为0.5m～1.0m，不宜过过长长，上下下台阶阶可用单单臂掘掘进机开开挖，开开挖和支支护顺顺序如图4所示。图4台阶分部部开挖挖法1—上弧形导坑坑开开挖2—拱部喷锚锚支支护3—拱部衬砌4—中核开挖5—下部开挖6—边墙部喷喷锚锚支护及及衬砌砌7—灌筑仰拱拱（二）分部开挖挖挖法的优优缺点点优点：与超短台台台阶法相相比，台台阶的长长度可可以加长长，相相当于短短台阶阶法的台台阶长长度，减减少了了上下台台阶的的施工干干扰，施施工速度度可加加快。而而且较较侧臂导导坑法法的机械械化程程度高。缺点：开挖中围围围岩要经经受多多次扰动动，而而且断面面分块块多，支支护结结构形成成全断断面封闭闭的时时间长，将将可可能使围围岩变变形增大大，需需要结合合辅助助施工措措施对对开挖工工作面面及其前前方岩岩体进行行预支支护或预预加固固。单侧壁导坑法（一）单侧壁导导导坑法的的适用用条件适用于围岩稳定定定性较差差（如如软弱松松散围围岩），隧隧道道跨度较较大，地地表沉陷陷难于于控制地地段。该该法确定定侧壁壁导坑的的尺寸寸很重要要，一一般侧壁壁导坑坑的宽度度不宜宜超过0.5倍洞宽，高高高度以到到起拱拱线为宜宜，导导坑可分分二次次开挖和和支护护，不需需要架架设工作作平台台，人工工架立立钢支撑撑也较较方便，开开挖挖和支护护顺序序如图5所示。图5单侧壁导导坑法法1—侧壁导坑开开挖挖2—侧壁导坑坑锚锚喷支护护及设设置中壁壁墙临临时支撑3—后行部分上上台台阶开挖4—后行部分分下下台阶开开挖5—后行部分分喷喷锚支护6—拆除中壁壁墙7—灌筑仰拱8—灌筑洞周周衬衬砌（二）单侧壁导导导坑法的的优缺缺点优点：是通过形形形成闭合合支护护的侧导导坑将将隧道断断面的的跨度一一分为为二，有有效地地避免了了大跨跨度开挖挖造成成的不利利影响响，明显显地提提高了围围岩的的稳定性性。缺点：是因为要要要施作侧侧壁导导坑的内内侧支支护，随随后又又要拆除除，增增加了工工程造造价。双侧壁导坑法（一）双侧壁导导导坑法的的概念念及适用用条件件又称眼镜工法，适适用于在软弱弱围岩中，当当隧道跨度更更大（如三车车道公路隧道道等）或因环环境要求，且且要求严格控控制地表沉陷陷地段。开挖挖和支护顺序序如图6所示。导坑尺寸拟定的的的原则同同单侧侧壁导坑坑法，但但宽度不不宜超超过断面面最大大跨度的1/3。左、右右侧侧导坑应应错开开开挖，以以避避免在同同一断断面上同同时开开挖而不不利于于围岩稳稳定。图6双侧壁导导坑法法1—侧壁导坑开开挖挖2—侧壁导坑坑锚锚喷支护护及设设置中壁壁墙临临时支撑3—后行部分上上台台阶开挖4—后行部分分下下台阶开开挖5—后行部分分喷喷锚支护6—拆除中壁壁墙7—灌筑仰拱8—灌筑洞周周衬衬砌（二）双侧壁导导导坑法的的优缺缺点双侧壁导坑法虽虽虽然开挖挖断面面分块多多一点点，对围围岩的的扰动次次数增增加，且且初期期支护全全断面面闭合的的时间间延长，但但每每个分块块都是是在开挖挖后立立即各自自闭合合的，所所以在在施工期期间变变形几乎乎不发发展。该该法施施工安全全，但但进度慢慢，成成本高。其他施工方法中隔墙法（简称称称“CD”法）和交交叉叉中隔墙墙法（简简称“CRD”法）是两两种种适用于于软弱弱地层的的施工工方法，特特别别是对于于控制制地表沉沉陷有有很好的的效