新奥法在隧道施工中应用
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新奥法隧道施工测量技术的应用摘要:近年来,随着我国交通事业的迅速发展,越来越多的公路隧道得以修建,同时新奥法施工技术在我国广泛应用。
对于采用新奥法施工的隧道。
监控量测是新奥法施工过程中必不可少的施工程序,是确保隧道施工安全的信息化手段。
现场监控量测是隧道施工过程中对围岩支护系统的稳定状态进行监测,为初期支护和二次衬砌的参数调整提供依据,是确保施工安全、指导施工、便利施工管理的重要手段。
因此,测量工作是监视设计、施工是否正确的眼睛,它始终伴随着施工的全过程,是新奥法构筑隧道非常重要的一环。
本文首先对新奥法进行了概述,然后从五大方面详细探讨了新奥法隧道施工测量技术要点,最后简要说明了监控测量结果在隧道施工中的应用。
关键词:新奥法;隧道施工测量;拱顶下沉;地表下沉;围岩Abstract: in recent years, along with the rapid development of traffic cause in our country, more and more highway tunnels construction, at the same time, the new method of the construction technology is widely used in our country. For adopting the new method of the construction of the tunnel. Monitoring is a new method of the construction process indispensable construction procedures, is to ensure that the tunnel construction safe means of informatization. On-site monitoring measurement is the process of tunnel construction on the stability of surrounding rock supporting system status monitoring, for the primary support and secondary lining of parameter adjustment, is to ensure construction safety, guide the construction, convenient construction management the important means. Measurements, therefore, is the eye of the monitoring design and construction is correct, it is always accompanied by the whole process of construction, is the new method to construct tunnel is very important. This article first has carried on the outline of new Austrian method, and then from the five aspects discusses the new Austrian tunnel method measuring technology main points, and finally briefly illustrates the application in the tunnel construction monitoring measurement results.Key words: new Austrian method; Tunnel construction measure; Vault subsidence; Surface subsidence; The surrounding rock新奥法概述新奥法是奥地利工程专家(腊布希维兹)1948后提出并于1962年得以正式命名的隧道施工方法,该方法以其良好的工作效果在地下工程施工中得到了广泛的应用,我国在隧道施工中也大量地使用了新奥法。
隧道施工工艺——新奥法概括缩称NATM。
应用岩体力学的理论,通过对隧道围岩变形的量测、监控,采用新型的支护结构,尽量利用围岩自承能力指导隧道设计和施工的方法。
其特点是在开挖面附近及时施作密贴于围岩的薄层柔性喷射混凝土和锚杆支护,以便控制围岩的变形和应力释放,从而在支护和围岩的共同变形过程中,调整围岩应力重分布而达到新的平衡,以求最大限度地保持围岩的固有强度和利用其自承能力(见围岩压力)。
因此,它也是一个具体应用岩体动态性质的完整力学方法,其目的在于促使围岩能够形成圆环状承载结构,故一般应及时修筑仰拱,使断面闭合成圆环。
它适用于各种不同的地质条件,在软弱围岩中更为有效。
新奥法的原理虽然可用于各种类型的支护,但是,最为适用的是喷锚支护。
因此喷混凝土、锚杆、量测被认为是新奥法的三大要素。
它产生和发展的历史与这三者密切相关,但不能把喷锚支护误解为新奥法的同义语。
历史和发展新奥法主要创始人 L.V. 拉布采维茨在1934年就试图将喷浆方法用于地下工程.他在1942~1945年建造的洛伊布尔隧道中采用了双层薄衬砌,即先喷一层混凝土,待变形收敛后再喷一层。
1944年,他发表了有关喷混凝土的论文,并指出了围岩动态随时间变化的重要性。
1948年,又指出了量测工作的重要性。
1948~1953年喷混凝土在奥地利首次用于卡普伦水力发电站的默尔隧洞。
最早在欧洲推广使用锚杆的是1951~1953年建造的伊泽尔-阿尔克电站的有压输水隧洞。
1953~1955年修建普鲁茨—伊姆斯特电站的有压输水隧洞时,按照拉布采维茨的建议,充分采用锚杆而获得成功。
1957~1965年是着手发展新奥法的时期.拉布采维茨于1963年将这一方法正式命名为新奥地利隧道施工法。
1964~1969年又提出了在岩石压力下隧道稳定性的理论分析,强调采用薄层支护,并及时修筑仰拱以闭合衬砌的重要性。
根据实验证实,衬砌应按剪切破坏进行设计计算。
奥地利的马森贝格道路隧道由于地质不良,用比国法失败后,改用新奥法使闭合隧道衬砌环的经验取得成功,并在1971年及1974年分别用于地压很大的陶恩隧道和阿尔贝格隧道。
新奥法新奥法【New Austrian Tunnelling Method】新奥法是应用岩体力学理论,以维护和利用围岩的自承能力为基点,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,及时的进行支护,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支护体系的组成部分,并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。
新奥法是在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下,采用毫秒爆破和光面爆破技术,进行全断面开挖施工,并以形成复合式内外两层衬砌来修建隧道的洞身,即以喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢支撑等为外层支护形式,称为初次柔性支护,系在洞身开挖之后必须立即进行的支护工作。
因为蕴藏在山体中的地应力由于开挖成洞而产生再分配,隧道空间靠空洞效应而得以保持稳定,也就是说,承载地应力的主要是围岩体本身,而采用初次喷锚柔性支护的作用,是使围岩体自身的承载能力得到最大限度的发挥,第二次衬砌主要是起安全储备和装饰美化作用。
[编辑本段]历史和发展1934年,新奥法主要创始人L.V. 拉布采维茨在就试图将喷浆方法用于地下工程。
他在1942~1945年建造的洛伊布尔隧道中采用了双层薄衬砌,即先喷一层混凝土,待变形收敛后再喷一层。
1944年,他发表了有关喷混凝土的论文,并指出了围岩动态随时间变化的重要性。
1948年,又指出了量测工作的重要性。
又无公害的新喷敷方法。
1948~1953年喷混凝土在奥地利首次用于卡普伦水力发电站的默尔隧洞。
最早在欧洲推广使用锚杆的是1951~1953年建造的伊泽尔-阿尔克电站的有压输水隧洞。
1953~1955年修建普鲁茨-伊姆斯特电站的有压输水隧洞时,按照拉布采维茨的建议,充分采用锚杆而获得成功。
1957~1965年是着手发展新奥法的时期。
拉布采维茨于1963年将这一方法正式命名为新奥地利隧道施工法。
1964~1969年又提出了在岩石压力下隧道稳定性的理论分析,强调采用薄层支护,并及时修筑仰拱以闭合衬砌的重要性。
新奥法在复杂围岩隧道施工中的应用摘要:隧道工程所处地质往往变化较大,采用新奥法进行山岭隧道施工,应根据具体隧道工程的实际施工条件和不同围岩情况,通过合理变换施工方法以适应围岩的变化,尽可能减小对施工的不利影响。
关键词:新奥法围岩隧道施工中图分类号:文献标识码:a 文章编号:2095-2104(2012)abstract: the geology of tunnel location changes greatly. when adopting natm, the construction methods should be varied to adapt to the changes of surrounding rock according to the actual engineering conditions of tunnel engineering and the conditions of respective surrounding rock, so as to minimize the adverse impact on tunnel construction.key words: natm; surrounding rock; tunnel construction 中途分类号;u4551.工程概况某一隧道工程为双向交通直线隧道,长800m。
隧道净宽13.5 m,隧道建筑限界净高5.0m(非机动车道净高2.5m),横断面采用锚喷支护复合模筑混凝土衬砌,内夹防排水层。
隧道通过段为剥蚀丘陵地貌,山坡坡度较陡,一般为25~40o,隧道范围内有发育的地质构造,隧洞沿线岩体,受构造及风化作用的影响,节理裂隙较发育。
洞内围岩以ⅱ类为主,局部地段为ⅲ、ⅳ、ⅴ类。
工程区地震动峰值加速度小于0.05g,相当于地震基本烈度小于ⅳ度。
2.施工准备为了满足施工的基本条件,在施工准备阶段完成交通道路畅通,场地平整完毕;风、水、电、燃料、爆破器材按计划供应到场;临时生活设施能满足基本要求;机械(凿岩机、风钻、装载机、湿喷机、注浆机、通风机、空压机、自卸汽车、拌和机、混凝土搅拌运输车、混凝土输送泵、发电机、变压器等)进场整修完毕,设备运转正常;施工队伍人员进驻现场,机构组建完善;满足施工进度要求的工程材料已完备;施工复测及防线定位测量完毕、正确,并在施工过程中逐步完善。
隧道盾构法、矿山法、新奥法的区别隧道盾构法、矿山法和新奥法都是建筑施工中常见的方法,它们各自具有特点和适用范围。
本文将对这三种方法进行介绍,并对它们的区别进行详细解析。
一、隧道盾构法1. 定义隧道盾构法是一种利用盾构机进行施工的方法,通过盾构机在地下挖掘通道并同时支撑隧道围岩的技术。
它通常用于城市地铁、道路隧道等工程中。
2. 特点a. 盾构机具有自动化施工、减少人工成本、减少对地表影响等优点。
b. 适用于地质条件较差、需要大规模开挖的工程。
c. 施工过程对地表环境影响小,减少了噪音和空气污染。
3. 应用范围隧道盾构法广泛应用于城市地铁、水利隧洞、交通隧道等工程项目中。
二、矿山法1. 定义矿山法是一种利用矿山开采技术进行地下隧道开挖的方法,通过爆破、掘进等方式进行地下隧道建设。
2. 特点a. 矿山法的施工过程依赖于爆破工艺,需要大量的工程爆破技术。
b. 适用于地质条件复杂、需要大规模开采的地下工程。
c. 施工过程对地下环境和地表环境影响较大。
3. 应用范围矿山法主要应用于矿山开采、地下矿井、地下巷道等工程项目中。
三、新奥法1. 定义新奥法是一种利用先进的地下开挖技术进行隧道开挖的方法,通过液压挖掘机、硬岩掘进机等设备进行施工。
2. 特点a. 新奥法采用先进的机械设备,具有高效、精准、安全等优点。
b. 适用于地质条件较好、需要高精度开挖的地下工程。
c. 施工过程对地表环境影响小,减少了噪音和空气污染。
3. 应用范围新奥法主要应用于铁路隧道、高速公路隧道、水利隧洞等工程项目中。
四、区别分析1. 技术原理隧道盾构法依赖盾构机进行地下开挖,矿山法依赖爆破和掘进技术进行地下开挖,新奥法依赖先进的地下开挖设备进行地下开挖。
2. 适用范围隧道盾构法适用于地质条件较差、需要大规模开挖的工程。
矿山法适用于地质条件复杂、需要大规模开采的地下工程。
新奥法适用于地质条件较好、需要高精度开挖的地下工程。
3. 施工过程隧道盾构法施工过程对地表环境影响小,减少了噪音和空气污染。
新奥法在软弱围岩隧道施工中的应用作者:杨新峰闫金李来源:《城市建设理论研究》2013年第18期摘要:本文介绍新奥法的施工原理,结合已完工隧道的工程实例,根据现场实际施工条件、工程围岩情况,采取不同的施工措施,合理准确地解决在软弱围岩隧道施工中存在的问题,并针对隧道围岩、地质等情况,对较弱围岩采用新奥法进行施工,总结形成一种较弱围岩隧道施工的工法。
关键词:新奥法;较弱围岩隧道;施工应用中图分类号:U45 文献标识码:A 文章编号:碗铺隧道位于辽宁省桓仁至永陵高速公路第四合同段,隧道区域地形复杂,冲沟发育。
海拔处于300米~350米之间,属丘陵地貌。
隧道全长达2450米,属于施工难度较大的长大隧道。
隧道设计入口段和出口段分别为V级加强和V级围岩,洞身段为Ⅳ级和Ⅲ级围岩,该隧道V级、Ⅳ级围岩共长860米,占隧道全长35.1%,整体隧道岩性较差。
根据该隧道的较弱围岩特征,我们采用了新奥法施工原理,进行隧道较弱围岩的施工。
1、新奥法隧道施工原理新奥法是奥地利学者腊布希维兹教授于20世纪50年代提出的,它是以隧道工程施工经验和岩体力学理论为基础,将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要施工手段,通过监测控制围岩的变形,充分发挥围岩的自承能力的施工方法。
针对该工程的特点,根据地质勘测资料和以往的施工经验,为提高软弱围岩的自支护能力,结合新奥法的施工原理,在掘进施工中主要采取了。
弱爆破、短进尺、早喷锚、快支护、勤量测”的施工方案。
1、保护围岩稳定掌子面掌子面的稳定是隧道开挖技术中的一个重要问题,因此,开挖方法的选择对选择稳定掌子面的辅助工法有很大的影响。
根据强风化泥岩的特性,主要采取以下施工措施:(1)超前锚杆预锚固岩。
锚杆采用簿的罗纹钢,长度3.5 m沿开挖轮廓线,以50 cm的间隔20°的仰角打入。
形成对前方围岩的预锚固,在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖、装渣、出渣和初期支护等作业。
(2)短进尺、弱爆破,全断面开挖。
2010年第7期 (总第197期) 黑龙江交通科技
HEIL.ONGJIANG JIAOTONG KEJ No.7,2010
(Sum No.197)
新奥法在陈家岭隧道围岩施工中的应用 廖胜君 (湖南通和工程有限公司)
摘要:当前隧道施工主流方法为新奥法施工。从新奥法施工原理的分析人手,探讨了新奥法在陈家岭隧道 IV、V级围岩施工中的应用,分析了IV、V级围岩开挖支护方法及工艺,得出了施工监测和施工排水中要主要 的问题。 关键词:新奥法;IV、V级围岩;施工监测;施工排水 中图分类号:U445 文献标识码:c 文章编号:1008—3383(2010)07—0098一O2
随着我国改革开放的不断深化,国民经济的蓬勃发展, 公路运输量大幅增长,公路特别是主干线越来越不能满足日 益增长的公路通行能力的要求。在修建高等级公路,为缩短 公路里程,改善线路和保护环境,提高线路的质量,以前那种 “逢山尽量绕着走”的做法,将被公路隧道所代替。隧道既 能保证最佳路线以便利于行车,又可有效防止山地陡峭的滚 石、泥石流等自然灾害,提高了行车的安全性和可靠性。隧 道公路的施工方法经历了从传统矿山法到新奥法,新奥法在 隧道施工中的应用越来越广泛。从分析新奥法施工原理人 手,探讨了新奥法在陈家岭隧道IV、V级围岩中的应用,分 析了Ⅳ、v级围岩开挖支护方法及工艺,研究了其施工监测 和施工排水中要主要的问题。 1新奥法施工原理 新奥法又称NATM,是“New Austrian Tunneling Method” 的简称,常见到的译名为“新奥地利隧道施工方法”。新奥 法是一个具体应用岩体动态性质的完整的力学概念(或者 说是一种隧道工程概念),是按科学制定的并已为实践所证 明的原则和思想去修筑隧道。新奥法施工选择合理的断面 形状、施工程序和开挖方法。 隧道施工方法的选择,主要是根据工程地质及水文地质 条件、施工条件、围岩类别、隧道埋置深度、隧道断面尺寸大 小和长度、衬砌类型等进行选择,且应以施工安全为前提,以 工程质量为核心,并结合隧道的使用功能、施工技术水平、施 工机械装备、工期要求和经济可行性等因素综合考虑研究选 用。隧道工程采用新奥法施工常用的施工方法大致可分为 全断面法、台阶法、分布开挖法、中隔墙法(CD法)、交叉中 隔墙法(CRD法)。 2工程概况 陈家岭隧道处于汝郴高速十标段。陈家岭隧道为双洞单 向双车道隧道,左右洞侧设线间距22-35 nl,左洞里程桩号起 于汝城端ZK52+173,止于郴州端ZK53+988,隧道总长为 1 815 1311;右洞里程桩号起于汝城端YK52+160,止于郴州端 YK53+960,隧道总长为1 800 m。隧道左右线汝城端洞121位 于圆曲线上,郴州端洞121均位于直线上。陈家岭隧道设计为 分离式隧道,左线隧道长1 836.54 In,右线长1 818.9 m,双洞 合计总长为3 655 m。该隧道通过地段地形复杂,山高谷深, 岩层覆盖层厚,岩石破碎、裂隙发育。 3新奥法在陈家岭隧道中的施工工艺 陈家岭隧道按新奥法原理组织施工,首先根据有关地层 情况,将有关岩石分类,不同的围岩采用不同的支护方式。 根据有关地质资料和隧道的结构可分为:(1)VI级围岩衬砌 收稿日期:2010—05—11 ・98・ 及V级围岩加强衬砌段;(2)V级围岩衬砌段;(3)IV级围 岩衬砌段。而在陈家岭隧道中主要是IV级和V级围岩。 3.1 IV级围岩开挖支护方法及工艺 IV级围岩初期支护采用注浆小导管或砂浆锚杆超前支 护,网喷混凝土、径向ZW型系统锚杆及格栅拱架联合支护。 初喷混凝土厚度为20 cm;开挖后拱墙锚杆尺寸为@18 m,长 度为3 m,间距(纵环)1.2 m x 1.0 m,钢筋网片间距为 200 mm x200 mm,直径纵向为6 mm,环向为8 mm;格栅钢 架间距为1.2 m。IV级围岩二次模筑衬砌拱墙厚35 em,仰 拱为50 em。IV级围岩开挖采用短台阶法开挖。 上半断段面开挖支护采用凿岩台架风钻钻孔。装药爆 破,严格控制药量,开挖长度不得大于2 m。施工临时支护, 先喷3~5 em混凝土后,施作钢筋网,再立格栅拱,复喷至设 计厚度。格栅拱架洞外加工,人工洞内架设。 下半断面开挖支护采取爆破开挖,与上半断面同时起 爆,进尺与上半断面同。由反铲或装载机装碴,自卸汽车运 输。开挖后及时施作初期支护。 3.2 V级围岩普通段开挖支护方法及工艺 v级围岩普通初期支护采用注浆小导管或砂浆锚杆超 前支护,网喷混凝土、径向zw型系统锚杆及格栅拱架联合 支护。初喷混凝土厚度为25 cm,开挖后拱墙锚杆尺寸为 20 mm,长度为3 m,间距(纵环)1.0 m×1.0 m,钢筋网片间 距为200 mm x200 I砌,直径纵向为6姗,环向为8姗;格 栅钢架间距为0.75 m。V级围岩普通段二次模筑衬砌拱墙 厚40 cm,仰拱为60 em。V级围岩普通段采用超短台阶、下 半断面分部法开挖。 4陈家岭隧道施工围岩变形监控与分析 (1)监测的反馈程序及工程措施 整理量测资料,绘制位移量随时间变化的曲线。绘制位 移速度随时间变化的曲线。绘制位移量与开挖面距离关系 曲线。找出位移时间回归线求出最终净空位移量。根据各 类围岩量测数据库求出围岩的E,r,c,中等物理参数。制 定管理标准。 (2)拱顶下沉变形规律分析 在陈家岭隧道的监控量测中可以发现,在施工过程中, 拱顶下沉值数据的变化曲线如下。 以某段为例,在开挖之后,拱顶下沉速率就开始缓慢下 降,拱顶下沉值时程曲线呈完美的对数函数曲线,47 d左右 时候,拱顶下沉速率稳定在0.08 ̄w./d左右。拱顶下沉值 稳定在55.45 mm左右,收敛比为0.55%。各个方面数据显 示围岩己基本稳定。整个变形过程如图1所示。 第7期 廖胜君:新奥法在陈家岭隧道围岩施工中的应用 总第197期 图1断面变形曲线 (3)洞身收敛变形规律分析 在对陈家岭隧道的洞身收敛变形规律进行分析发现,洞 身收敛监测数据较拱顶下沉数据分布更加散,很难将之与具 体因素结合起来分析。但是总趋势一般都会收敛。现取某 个断面进行简要分析。在这个断面中,整个变形过程收敛增 长速率比较缓慢,最大曾经达到1.8 mm/d,但是普遍较小。 根据回归分析,收敛速率达到0.2 mm/d,需要45 d。最后可 以回归得最后的收敛值不超过22 mm,这时洞身收敛比为0. 16%,才可以认为洞身已基本稳定。断面变形过程曲线如图 2所示。
三、隧道新奥法施工方案新奥法施工是把岩体视为连续介质,根据岩体具有的粘性、弹性、塑性的物理性质,并利用了洞室开挖后围岩应力重新分布而产生的变形到松动破坏有一个时间效应的动态特性,适时地采用薄壁柔性支护结构(以锚喷为主)与围岩紧密贴合共同起作用,从而利用天然围岩的自身承载能力,以达到洞室围岩稳定的目的,光面爆破、锚杆支护、喷射混凝土和现场量测,是隧道新奥法施工的“四大支柱”。
1新奥法施工步骤图2 新奥法施工概论新奥法认为围岩是一种承载机构,构筑薄壁、柔性、与围岩紧贴的支护结构(以喷射混凝土、锚杆为主要手段)并使围岩与支护结构共同形成支撑环,来承受压力,并最大限度地保持围岩稳定,而不致松动破坏。
新奥法将围岩视为巷道承载构件的一部分,因此,施工时应尽可能全断面掘进,以减少巷道周边围岩应力的扰动,并采用光面爆破、微差爆破等措施。
减少对围岩的震动,以保全其整体性。
同时注意巷道表面尽可能平滑,避免局部应力集中。
新奥法将锚杆、喷射混凝土适当进行组合,形成比较薄的衬砌层,即用锚杆和喷射混凝土来支护围岩,使喷射层与围岩紧密结合,形成围岩-支护系统,保持两者的共同变形,故而可以最大限度地利用围岩本身的承载力。
Ⅱ等级的围岩在设计与施工中采用施工准备→拟订施工方案→洞口路堑土石开挖→洞口防排水设施→洞身开挖→二次衬砌防水隔离层的施工步骤,尽量采取大断面开挖,尽量减少对围岩的破坏程度,还必须采取其他补充措施,如超前灌浆,冻结、疏导涌水等,才能使新奥法取得成功。
3 在Ⅱ级围岩在设计施工中应采取的工艺在Ⅰ,Ⅱ级围岩在设计施工中应采取全断面开挖法,它是按巷(隧)道设计开挖断面,一次开挖到位的施工方法。
其开挖方式主要有三种:即新奥地利全断面开挖法、护板全断面开挖法和掘进机护板全断面开挖法。
全断面开挖是一次开挖成形的施工工艺,适用于铁路客运专线隧道的Ⅱ级围岩地段,全断面开挖施工工艺循环进尺必须根据隧道断面、围岩地质条件、机械设备能力、爆破振动限制、循环作业时间等情况合理确定。
浅谈新奥法在隧道施工中的应用
【摘要】新奥法是目前隧道施工中应用范围最广的先进施工技术,其使用效果在不断的进行完善。
隧道施工过程中必须切实领会、掌握新奥法施工技术的核心,并结合工程实际加以应用,才能最大程度地确保隧道工程的安全质量。
本文首先说明了新奥法的原理,然后分析了隧道施工中新奥法的主要施工技术,最后结合工程案例阐述了新奥法在隧道施工中的应用。
一、新奥法的原理
新奥法是新奥地利隧道施工方法(New Austrian TunnelingMethod,简写 NATM)的简称。
它是奥地利土木工程师L.V.Rab-cewicz 等在长期从事隧道施工实践中,于 20 世纪 60 年代从岩石力学的观点出发并在总结隧道建设实践经验的基础上创立的。
早在 1934 年 Rabcewicz 就提出了在隧道中应用“喷浆”的技术。
新奥法是要充分利用岩体自身的承载力,岩体在自然状态下本身是平衡的,在开挖隧道后,岩体应力重新分配,而圆形孔洞可以更好的分散岩石的应力,当开挖面作为一个整体,应力重新平衡后,就可以很好的支撑起隧道结构。
如何使开挖面成为一个整体,新奥法提出了在开挖隧道后,在开挖面通过拱架、锚杆、钢筋网和喷射混凝土等柔性材料与岩石表面紧贴,从而使它成为一个整体,重新分配应力,然后通过监控量测,围岩地质观测对隧道施工工艺进行微调,在完成初期支护围岩重新分配,应力趋于平衡后施作二次衬砌,二次衬砌并
不是作为隧道的直接承载物,而是起到部分受力及美观的作用。
二、隧道施工中新奥法的主要施工技术
(一)应用新奥法进行隧道围岩的支护
通常情况下,若围岩情况较好,应把喷射混凝土作为支护的主要方式,并利用锚杆进行辅助加固;但当围岩情况较差时,则应将锚杆作为支护的主要方式,并将其与喷射混凝土、钢筋网喷混凝土等进行配合使用。
在隧道支护过程中应用
新奥法的锚喷支护技术,主要是将围岩作为承载结构的重要组成部分。
因而在二次衬砌支护过程中,主要是将其作为后期围岩的饰面和压力的承载体,因而在进行二次衬砌支护之前必须对围岩的变形和初期支护以及隧道周边情况等进行综合性评估。
但无论是初期支护还是永久支护,都应选用薄壳型的柔性结构,从而在减少衬砌受弯变形的同时减少挠曲断裂。
在应用新奥法进行隧道围岩支护时,应注意隧道岩石的软硬度,因为在软岩隧道和硬岩隧道中应用新奥法有着本质上的区别。
在软岩地层中,隧道处于近地表的地下薄层,因而难以承受来自应力再次分布的荷载,再加上覆盖土具有较大的重力作用,故难以有效地控制变形。
因此在软岩隧道中采用柔性支护就有可能带来风险,一旦过度释放就会导致坍塌事故。
对于软弱破碎的围岩中浅埋的隧道而言,与硬岩隧道中的新奥法原则施工工艺有所不同,即不仅应严格控制围岩的变形,还严禁采取一次性的柔性支护,而是应在地层进行预加固,并采取具有较大刚强度的方法进行预支护,从而确保其具有良好的自承
性能,最终达到理想的效果。
(二)应用新奥法进行隧道的开挖施工
隧道施工中开挖掘进的方法不少,如矿山法、盾构法等,但爆破手段都是不可缺少的。
光面爆破是利用岩石抗劈裂能力低的特点,通过采用缩小周边眼间距、严格控制周边眼方向、限制装药量、正确设置起爆顺序等措施,来避免周边眼以外的围岩受到破坏,达到预期效果。
光面爆破可较好的控制超欠挖,减少出渣量,节省衬砌混凝土量,从而降低成本,加快施工进度。
三、新奥法在隧道施工中的应用
(一)工程概况
温福铁路福建段周仓岭隧道位于福建省福鼎市境内,沿线地形地貌较为复杂,经过低山丘陵区。
进口里程为DK111+194,进口路肩标高为27.66m,出口里程DK117+153,出口路肩标高为12.69m,隧道最大埋深约420m。
隧道全长5959m,为Ⅰ级双线电气化铁路隧道,设计旅客列车速度200km/h(预留提速250km/h条件)。
本隧道范围内主要岩性有燕山晚期第三次侵入的钾长花岗岩,白垩系下统石帽山群上段的凝灰熔岩及凝灰岩,第四系坡、残积层广泛分布于缓坡及坡缘地带。
在隧道的进口段DK111+180,DK118+300分别有两条断层。
(二)施工技术要点
1、地质调查
施工前地质调查阶段是从隧道工程设计阶段开始的,一直到施工
单位的施工组织设计和现场确认。
本隧道包括Ⅴ级围岩、Ⅳ级围岩、Ⅲ级围岩、Ⅱ级围岩。
在整个隧道的施工中,图纸提供的围岩级别较为准确,基本未发生较大的围岩级别与设计不符的情况,很好的避免了地质灾害,影响施工计划和施工工期。
在隧道施工中还采用了超前地质预报、超前钻探等方法,很好的指导了隧道施工。
2、隧道开挖
施工中的地质调查紧跟隧道开挖面进行。
周仓岭隧道施工中地质调查是通过超前钻孔辅助TSP超前地质预报进行的,目的是能提前发现岩石地质情况,为设计变更、工法微调服务。
施工中的地质调查是对施工前地质调查结果的检验和补充,这是新奥法的重要一环。
根据标准规定和新奥法要求,隧道开挖施工中,Ⅴ级围岩采用”CRD”法开挖法、Ⅳ级围岩采用二台阶开挖法、Ⅲ级围、Ⅱ级围岩采用全断面开挖法。
并在施工中纳入了超前地质预报,由集团公司的超前地质预报检测中心进行,开挖过程中采用地质雷达进行预测,在开挖 50 m 时采用 TSP 地震波反射法进行超前地质预报,以后每开挖 200 m 左右进行一次,预报结果由总工和全体技术人员进行研究后确定隧道地质,在Ⅴ级围岩处采用了超前小导管提前支护,施工时及时观察,确保岩石稳定。
3、施工及监测
使用监控量测信息来指导施工是新奥法的另一重要特点。
在本隧道的施工中,由工区项目部及下属的隧道队的测量人员组成监控量测小组,采用围岩收敛仪和全站仪进行量测,根据不同的围
岩等级按不同的断面间距进行监控量测,每日量测后数据汇总整理,并绘制时态曲线,由量测小组、技术人员和现场管理人员根据量测数据分析结果对接下来的施工进行微调,保证监控量测的信息可以及时指导现场施工。
4、支护
新奥法施工的原则尽量减少对岩石的扰动,尽早让岩石和初期支护形成一个整体,避免应力集中、岩石风化,保持岩石完整性。
为了达到这些目的,施工时要进行预裂爆破,减少扰动,光面爆破,防止应力集中,尽快施作初期支护,将开挖面及早封闭,并及时进行监控量测和信息反馈。
在本隧道的施工中,加强技术和现场管理,加强喷射混凝土的材料管控,严格按照新的标准来进行施工,在软弱围岩的开挖中设置锁脚锚管、临时仰拱,并及时封闭成环,优化爆破设计进行光面爆破,尽量减少对岩石的扰动等等措施,提高了隧道施工的安全性。
新奥法的隧道施工,监控量测是必不可少的一环,整个施工过程就是一个,确定围岩等级、开挖支护、监控量测、二次衬砌、调整施工工艺参数的一个循环过程。
结语:综上,不可否认,新奥法理论的施工工艺有很多种,各种工艺有的很大的差别,不过经过工程技术人员和科技工作者的共同努力和不断摸索,在不断的完善在各种不同地质条件下的施工工艺,以便在今后的施工过程中更能够起到指导施工的目的。
参考文献
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