新奥法施工技术和方法
- 格式:pdf
- 大小:128.93 KB
- 文档页数:3
新奥法施工工艺标题:新奥法施工工艺一、引言新奥法,全称为New Austrian Tunneling Method(NATM),是一种以岩体的地质力学为基础,强调利用围岩的自稳能力进行隧道开挖和支护的施工方法。
它不仅在欧洲被广泛采用,也在全球范围内得到了广泛应用。
二、新奥法的主要特点1. 动态设计:新奥法强调施工过程中的动态设计,即根据施工过程中围岩的实际状态调整设计和施工方案,使工程与实际情况相适应。
2. 强调围岩的自稳能力:新奥法认为围岩是隧道的一部分,可以承受一部分荷载,因此在施工过程中尽量保持围岩的完整性,充分利用其自稳能力。
3. 小断面开挖:新奥法采用小断面开挖,减小了对围岩的破坏,有利于围岩的稳定。
4. 边开挖边支护:新奥法要求在开挖后立即进行支护,防止围岩变形过大。
三、新奥法的施工流程1. 勘察设计:对施工现场进行详细的地质勘探和测量,根据勘察结果制定施工设计方案。
2. 开挖:采用小断面分段开挖的方式,同时注意观察围岩的状态。
3. 支护:在开挖后立即进行支护,包括初期支护和二次支护。
4. 检测监控:通过监测仪器对隧道的稳定性进行实时监控,及时发现并处理问题。
5. 衬砌施工:当隧道达到一定的稳定程度后,进行衬砌施工,完成隧道的最后封闭。
四、新奥法的应用及优势新奥法由于其独特的设计理念和施工工艺,被广泛应用于公路、铁路、地铁等各类隧道工程中。
它的主要优势有:1. 安全性高:新奥法强调围岩的自稳能力和动态设计,能够有效保证施工安全。
2. 工期短:由于采用了小断面开挖和边开挖边支护的方式,新奥法的施工效率较高,工期较短。
3. 经济效益好:新奥法减少了大量的人力物力投入,降低了施工成本。
五、结论新奥法作为一种先进的隧道施工技术,以其科学的设计理念和高效的施工工艺,在国内外的隧道工程中得到了广泛应用。
随着科技的进步和社会的发展,新奥法将会得到更大的发展和完善,为我国的隧道工程建设做出更大的贡献。
新奥法施工技术要点分析新奥法(New Austrian Tunneling Method,简称NATM)是一种用于盾构和掘进隧道的先进施工技术,由奥地利工程师约翰·汉孟克(Johann Halbmayer)于1964年发明并在奥地利阿尔卑斯山开始应用。
它通过动态调整地下结构和地质力学变化,使隧道更加稳定和安全。
以下是新奥法施工技术的要点分析:1.隧道支护结构的选择:新奥法技术的核心是结合地质力学原理和隧道结构设计,通过调整支护结构,使其能够适应不同地质条件下的变化。
根据地质情况和隧道尺寸,可以选择钢筋混凝土拱顶、支撑杆、锚杆、喷射混凝土或压力注浆等支护结构。
2.预测地质条件:在施工前进行详细的地质勘探和岩土工程测量,以充分了解地下结构和地质力学特征。
通过分析地质条件,可以预测可能出现的地质问题,例如地层变形、断裂、水位等,并为随后的施工做好准备。
3.适应地质变化:一旦施工开始,隧道地质条件可能会有所变化。
新奥法技术允许根据实时地质数据和监测结果对支护结构进行调整,以适应地质变化。
这种灵活性使得施工过程更加安全和高效。
4.地质监测和控制:在施工过程中,进行地质监测和控制非常重要。
这包括使用地质仪器和传感器实时监测地下位移、应力、温度、湿度等参数,以及通过控制爆破、注浆等手段减少地质灾害的发生。
5.施工过程控制:新奥法技术要求施工过程中进行严格的控制。
这包括根据隧道进度和地质情况调整支护结构的时间点和方式,避免过早或过晚进行支护;控制爆破和挖掘的速度和深度,以减少地质灾害发生的风险。
6.安全措施:施工过程中的安全措施非常重要。
新奥法技术强调施工人员的安全意识和培训,并采取必要的防护措施,例如安装临时支撑、提供逃生通道等,以确保施工过程中的安全。
7.持续改进:新奥法技术是一个不断进化的过程,从实际施工中不断总结经验和教训,并进行改进。
这需要施工团队具备持续学习和创新的能力,以提高施工效率和质量。
新奥法支护的施工方法摘要:一、新奥法支护的概述二、新奥法支护的施工原理三、新奥法支护的施工方法四、新奥法支护的施工注意事项五、新奥法支护的应用案例及效果分析正文:新奥法支护是一种先进的支护技术,广泛应用于我国隧道工程、地下矿山及城市地铁等领域。
新奥法支护以其环保、高效、安全的特点,赢得了广大施工单位的认可。
本文将对新奥法支护的施工方法进行详细阐述,以期为相关领域提供参考。
一、新奥法支护的概述新奥法支护,又称新型奥地利支护,是一种以岩石力学原理为基础,采用锚杆、钢筋网、喷射混凝土等构件组成的支护体系。
它充分利用围岩自身的承载能力,通过锚杆与围岩的牢固连接,使围岩形成一个整体稳定的结构。
二、新奥法支护的施工原理新奥法支护施工过程中,首先对隧道或地下开挖区域进行测量,确定锚杆的布置位置。
然后进行锚杆孔的钻设,将锚杆插入孔内,并通过注浆使锚杆与围岩紧密结合。
接着安装钢筋网,喷射混凝土,最后进行混凝土养护,使支护结构达到设计强度。
三、新奥法支护的施工方法1.锚杆施工:锚杆施工主要包括锚杆孔的钻设、锚杆安装和注浆。
钻孔过程中,应根据设计要求控制钻孔的方向、深度和孔径。
安装锚杆时,要注意保持锚杆的顺直度,避免弯曲或损坏。
注浆材料可选用普通硅酸盐水泥或专用注浆料,注浆过程中应保证注浆压力和注浆速度的稳定。
2.钢筋网制作与安装:钢筋网应根据设计尺寸和网格间距加工而成。
安装时,将钢筋网平铺在开挖面上,用锚杆或钢筋将其固定。
钢筋网与锚杆的连接应牢固,以确保支护体系的稳定性。
3.喷射混凝土施工:喷射混凝土前,应清理开挖面上的杂物,使混凝土与围岩紧密结合。
喷射混凝土过程中,应控制喷射速度、喷射厚度及喷射角度,以确保喷射混凝土的均匀分布和良好的支护效果。
4.混凝土养护:喷射混凝土施工后,及时进行养护,以提高混凝土的强度和耐久性。
养护方法可采用喷水、覆盖塑料薄膜等。
四、新奥法支护的施工注意事项1.严格遵循设计要求,确保各项施工参数的正确性。
新奥法支护的施工方法摘要:一、新奥法支护的概述二、新奥法支护的施工原理1.支护结构设计2.支护材料选择3.施工工艺三、新奥法支护的施工步骤1.前期准备2.锚杆施工3.钢筋网片铺设4.混凝土喷射5.施工监测四、新奥法支护的施工注意事项1.施工安全2.质量控制3.环境保护五、新奥法支护的应用实例六、新奥法支护的发展趋势正文:一、新奥法支护的概述新奥法支护(New Austrian Tunneling Method,简称NATM)是一种地下洞室支护施工方法,起源于20世纪60年代的奥地利。
它采用锚杆与喷射混凝土相结合的方式,形成一种柔性、可靠的支护体系,广泛应用于隧道、地下室、基坑等工程领域。
二、新奥法支护的施工原理1.支护结构设计:根据工程地质条件、地下水位、工程用途等因素,设计合理的支护结构,包括锚杆布置、喷射混凝土厚度等。
2.支护材料选择:选用高强度、耐腐蚀的锚杆和喷射混凝土材料,确保支护结构的稳定性。
3.施工工艺:采用锚杆钻机钻孔,安装锚杆,然后利用喷射混凝土设备将混凝土喷射到锚杆周围,形成支护层。
三、新奥法支护的施工步骤1.前期准备:进行地质勘查,了解地下水位、地质构造等情况;清理施工现场,确保施工安全。
2.锚杆施工:根据设计图纸,采用锚杆钻机钻孔,安装锚杆,施加预应力。
3.钢筋网片铺设:在锚杆之间铺设钢筋网片,连接锚杆,提高支护结构的整体性。
4.混凝土喷射:利用喷射混凝土设备,将混凝土喷射到锚杆周围,形成支护层。
喷射过程中,控制混凝土的喷射速度和厚度,以确保支护层的质量。
5.施工监测:施工过程中,对支护结构进行监测,了解支护效果和施工安全。
如有异常情况,及时采取措施进行处理。
四、新奥法支护的施工注意事项1.施工安全:加强施工现场管理,严格遵守安全操作规程,防止事故发生。
2.质量控制:严格把控施工质量,确保支护结构的稳定性。
3.环境保护:施工过程中,加强环境保护措施,减少对周围环境的影响。
五、新奥法支护的应用实例新奥法支护在我国众多地下工程中得到了广泛应用,如地铁、隧道、基坑等。
公路隧道新奥法施工技术培训(附简图)2017、11、15一、新奥法得基本概念新奥法就是应用岩体力学理论,以维护与利用围岩得自承能力为基点,采用锚杆与喷射混凝土为主要支护手段,及时进行支护,控制围岩得变形与松弛,使围岩成为支护体系得组成部分,并通过对围岩与支护得量测、监控来指导隧道施工与地下工程设计施工得方法与原则。
新奥法施工方法包括全断面法、台阶法、环形开挖留核心土法、中隔墙法(简称CD法)与交叉中隔墙法(简称CRD法)、双侧壁导坑法。
二、新奥法施工得要点(一)在隧道得整个支护体系中,围岩就是承载结构得一部分,施工中要合理利用围岩得自承能力,保持围岩得稳定;(二)隧道开挖时,应尽可能减轻对隧道围岩得扰动或尽可能不破坏围岩得强度。
(三)允许围岩有一定得变形,初期支护应尽量做成柔性得,以便与围岩紧密接触,共同变形与共同承载,充分围岩得自身承载作用。
(四)洞室开挖后及时施作初期支护,封闭围岩表面,抑制围岩体得早期变形,待围岩稳定后,再进行二次衬砌,但遇软弱围岩特别就是洞口段衬砌要紧跟。
(五)隧道得几何形状必须满足在静力学上作为圆筒结构得计算条件,因此,要尽可能使结构做得圆顺(如做成圆形或椭圆形得),不产生突出得拐角,避免产生应力集中现象。
同时,尽早使衬砌结构闭合(封底),以形成承载环;(六)对隧道周边进行位移收敛量测就是施工过程中必不可少得一个重要环节,从现场量测反馈信息及时修改设计与施工方案。
(七)对外层衬砌周围岩体得渗水,要通过足够得“排堵措施”予以解决,如在两层衬砌之间设置中间防水层等。
三、新奥法施工方法全断面法(一)全断面法得概念及适用条件全断面法全称为“全断面一次开挖法”,即按隧道设计断面轮廓一次开挖成型得方法,如图1所示。
全断面法常适用于Ⅰ~Ⅲ级硬岩得石质隧道,可采用深孔爆破施工。
图1 全断面施工方法1-全断面开挖;2-锚喷支护;3-模筑混凝土(二)全断面法得优缺点优点:较大得作业空间,有利于采用大型配套机械化作业,提高施工速度,工序少,干扰少,便于施工组织与管理,采用深孔爆破时,可加快掘进速度,对围岩得震动次数较少,有利于围岩稳定。
新奥法施工在隧道中的应用与分析一、新奥法施工技术的概述新奥法(New Austrian)法施工技术是一种起源于奥地利的地下工程施工技术,它在地下工程施工中广泛应用,尤其是在隧道施工中。
新奥法施工技术最大的特点就是以变形为基础进行施工,通过不断地观测和调整来保证地下工程的稳定和安全。
新奥法施工技术主要包括以下几个方面的内容:1. 系统观测:通过安装监测设备,对工程施工过程中的地表和地下物理变化进行实时监测,以便及时发现问题并进行调整。
2. 变形控制:以地质条件为基础,根据地质变形特点进行变形控制,保证工程的安全和稳定。
3. 应变控制:对地下工程的应变量进行监测,掌握地下工程变形情况,从而采取相应的措施来控制应变的发展。
4. 钻孔爆破:在隧道施工中,采用钻孔爆破技术,通过爆破来实现对隧道的开挖和构造。
新奥法施工技术的应用,可以大大提高工程施工的效率,降低施工风险,保障施工安全。
二、新奥法施工在隧道中的应用隧道工程作为地下工程中的一种重要形式,其施工难度和风险较大。
传统的隧道施工,往往需要大量的人力物力,而且施工周期长,安全隐患较大。
越来越多的施工单位开始尝试采用新奥法施工技术来进行隧道施工。
1. 地质勘察:在隧道施工之前,首先要进行地质勘察,了解隧道所处地质情况,包括岩性、地层构造、构造面形态等,为后续的施工提供科学依据和技术支撑。
2. 地层开挖:使用新奥法施工技术,可以采用钻孔爆破的方式来进行隧道地层开挖,相比于传统的人力开挖,可以大大提高开挖效率。
3. 地下支护:在隧道开挖的利用新奥法施工技术进行地下支护,通过控制变形和应变,对隧道进行支护,确保隧道结构的稳定和安全。
5. 施工进度控制:通过新奥法施工技术,可以及时掌握施工进度,及时发现问题并进行调整,保证施工的顺利进行。
通过上述几个方面的应用,新奥法施工技术在隧道施工中发挥着重要作用,为隧道施工提供了新的技术手段和方法。
1. 优势(1)提高施工效率:新奥法施工技术可以通过变形控制和施工监测,提高隧道施工的效率,缩短施工周期。
隧道工程新奥法施工方法种详解隧道工程是指为了穿越山体或水体等自然障碍物而进行的地下通道工程。
随着城市化进程的加速和交通运输的日益发达,隧道工程在现代社会中扮演着重要角色。
为了提高隧道施工的效率和质量,满足日益复杂的工程要求,新奥法施工方法应运而生。
一、盾构法盾构法是一种应用于城市地下管道工程和隧道的先进技术。
它通过一个推进力源推动盾构机进行推进,同时顺利地完成地下工程的施工。
盾构法的主要特点包括:施工速度快、安全可靠、对环境污染小等。
盾构法的施工过程主要包括以下几个步骤:准备工作、注浆加固、主体施工、地层处理等。
二、爆破法爆破法是隧道施工中常用的一种方法。
它利用爆炸的力量破坏地质层,从而达到开凿隧道的目的。
爆破法的施工流程一般包括以下几个步骤:采样和测试、钻孔排爆、起爆和清理、支护、拆除等。
爆破法的施工速度快,适用于一些地质条件较好的地区,但由于爆炸会产生噪音、震动和空气污染等问题,所以在城市区域一般较少采用。
三、全断面法全断面法是指在施工过程中将整个隧道的断面完全打通,然后再进行支护和衬砌。
全断面法具有施工速度快、质量好等优点,适用于稳定的地层和较大的断面。
全断面法的施工过程一般包括以下几个步骤:预制断面、准备工作、整体挖掘、合拢、洞口预支等。
四、机械化施工法机械化施工法是指利用机械设备进行隧道工程的施工。
这种方法可以大大提高施工效率和质量,减少人力资源的使用。
机械化施工法主要包括:挖掘机开挖法、推土机填挖法、掘进机掘进法等。
机械化施工法的施工过程一般包括以下几个步骤:设备准备、施工前的准备工作、主体施工、支护等。
五、隧道涂层法隧道涂层法是为了提高隧道的使用寿命和安全性而采用的一种施工方法。
它通过在隧道壁面涂刷一层保护材料来防止水分的渗透。
新奥法施工方法的支护机理1. 什么是新奥法嘿,你听说过新奥法吗?不是那种新潮的咖啡店,而是一种超实用的隧道施工方法!新奥法,全名是“新奥地利隧道施工法”,简直是工程界的“黑马”,用它挖出来的隧道就像是给地底下镀了一层金。
它最早出现在上世纪60年代,被誉为“隧道施工的救世主”。
简单来说,就是通过岩土的自然力和支护结构的巧妙结合,让工程更加安全、有效。
听起来很高大上吧?其实,它的原理和我们生活中的“打基础”类似:先稳住,然后再往上搭建。
2. 支护机理2.1 岩土的自然特性你肯定会问,支护机理究竟是什么?让我告诉你吧,支护机理其实就像扛着一块重石头的好朋友。
在施工时,周围的岩土就像在全力支撑着我们的“新奥法”,给它提供一个安全的环境。
这就有点像我们在船上打水漂,水的浮力支持着我们,让我们不会掉下去。
岩土中的应力设置得当,可以减轻对支护结构的压力,确保整个隧道的稳固。
就这一点,新奥法可是非常聪明的哦,依靠自然的力道,结合科学的方法,形成一种动态平衡,不由人赞叹!2.2 支护结构的重要性而支护结构就是在这过程中,同样不可或缺的角色。
它就像是那根撑着幕布的竹竿,使得整个宴会不受风雨的影响。
新奥法特别强调支护结构的优化设计,运用了许多透气、透水的材料,让水分能够顺利排出,避免浸泡造成的崩塌。
就好像是在沙滩上,大家都拿着那个塑料小铲子,努力地堆起沙堡和水沟,只有合理的设计和施工,才能将这些不稳定的元素牢牢固定住,真是让人感到科学的神奇呢!3. 施工过程中的注意事项3.1 安全第一你知道施工现场可不是闹着玩的,安全永远是第一位的呀。
新奥法的每一个步骤都经过精心的计算和设计,要牢记“安全第一,责任重大”这句话。
没错,咱们可不能在这里玩儿命,堆得越高越好,而是要考虑到岩土的性质和周围环境,预留出足够的安全空间。
想想看,如果你在沙滩上真的搭起了一座高高的沙堡,海浪突然来了,那就危险了,势必是小伙伴们挖沙的功夫全白费了!3.2 工程的可持续发展另外啊,现在的很多工程都在考虑可持续发展,新奥法同样考虑到了这一点。
【专业知识】新奥法的主要支护手段与施工顺序新奥法是以喷射混凝土、锚杆支护为主要支护手段,因锚杆喷射混凝土支护能够形成柔性薄层,与围岩紧密粘结的可缩性支护结构,允许围岩有一定的协调变形,而不使支护结构承受过大的压力。
施工顺序可以概括为:开挖一次支护二次支护。
1、开挖。
开挖作业的内容依次包括:钻孔、装药、爆破、通风、出渣等。
开挖作业与一次支护作业同时交叉进行,为保护围岩的自身支撑能力,第一次支护工作应尽快进行。
为了充分利用围岩的自身支撑能力开挖应采用灌面爆破(控制爆破)或机械开挖,并尽量采用全断面开挖,地质条件较差时可以采用分块多次开挖。
一次开挖长度应根据岩质条件和开挖方式确定。
岩质条件好时,长度可大一些,岩质条件差时长度可小一些,在同等岩质条件下,分块多次开挖长度可大一些,全断面开挖长度就要小一些。
一般在中硬岩中长度约为2-2.5米,在膨胀性地层中大约为0.8-1.0米。
2、第一次支护作业包括:一次喷射混凝土、打锚杆、联网、立钢拱架、复喷混凝土在巷道开挖后,应尽快地喷一层薄层混凝土(3-5mm),为争取时间在较松散的围岩掘进中第一次支护作业是在开挖的渣堆上进行的,待把未被渣堆覆盖的开挖面的一次喷射混凝土完成后再出渣。
按一定系统布置锚杆,加固深度围岩,在围岩内形成承载拱,由喷层、锚杆及岩面承载拱构成外拱,起临时支护作用,同时又是永久支护的一部分。
复喷后应达到设计厚度(一般为10-15mm),并要求将锚杆、金属网、钢拱架等覆裹在喷射混凝土内。
完成第一次支护的时间非常重要,一般情况应在开挖后围岩自稳时间的二分之一时间内完成。
目前的施工经验是松散围岩应在爆破后三小时内完成,主要由施工条件决定。
在地质条件非常差的破碎带或膨胀性地层(如风华花岗岩)中开挖巷道,为了延长围岩的自稳时间,为了给一次支护争取时间,安全的作业,需要在开挖工作面的前方围岩进行超前支护(预支护),然后再开挖。
在安装锚杆的同时,在围岩和支护中埋设仪器或测点,进行围岩位移和应力的现场测量:依据测量得到的信息来了解围岩的动态,以及支护抗力与围岩的相适应程度。
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。
新奥法施工技术和方法
在大量的地下工程实践中,人们普遍认识到,隧道及地下洞室工程,其核心问题,都归结在开挖和支护两个关键工序上。
即如何开挖,才能更有利于洞室的稳定和便于支护:若需支护时,又如何支护才能更有效地保证洞室稳定和便于开挖。
这是隧道及地下工程中两个相互促进又相互制约的问题。
在隧道及地下洞室工程中,围绕着以上核心问题的实践和研究,在不同的时期,人们提出了不同的理论并逐步建立了不同的理论体系,每一种理论体系都包含和解决(或正在研究解决)了从工程认识(概念)、力学原理,工程措施到施工方法(工艺)等一系列工程问题。
一、隧道设计施工的两大理论
(1)松弛荷载理论其核心内容是:稳定的岩体有自稳能力,不产生荷载:不稳定的岩体则可能产生坍塌,需要用支护结构予以支撑。
这样,作用在支护结构上的荷载就是围岩在一定范围内由于松弛并可能塌落的岩体重力。
这是一种传统的理论,其代表人物有泰沙基和普氏等人。
(2)岩承理论其核心内容是:围岩稳定显然是岩体自身有承载自稳能力:不稳定围岩丧失稳定是有一个过程的,如果在这个过程中提供必要的帮助或限制,则围岩仍然能够进入稳定状态。
这种理论体系的代表性人物有拉布西维兹、米勒-菲切尔、芬纳-塔罗勃和卡斯特奈等人.
由以上可以看出,前一种理论更注意结果和对结果的处理:而后一种理论则更注意过程和对过程的控制,即对围岩自承能力的充分利用。
由于有此区别,因而两种理论体系在过程和方法上各自表现出不同的特点。
新奥法是岩承理论在隧道工程实践中的代表方法。
二、新奥法New Austrian Tunnelling Method
目前新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修建隧道的一种基本方法,技术经济效益是明显的。
新奥法的基本要点可归纳如下:
1.岩体是隧道结构体系中的主要承载单元,在施工中必须充分保护岩体,尽量减少对它的扰动,避免过度破坏岩体的强度。
为此,施工中断面分块不宜过多,开挖应当采用光面爆破、预裂爆破或机械掘进。
2.为了充分发挥岩体的承载能力,应允许并控制岩体的变形。
一方面允许变形,使围岩中能形成承载环;另一方面又必须限制它,使岩体不致过度松弛而丧失或大大降低承载能力。
在施工中应采用能与围岩密贴、及时筑砌又能随时加强的柔性支护结构,例如,锚喷支护等。
这样,就能通过调整支护结构的强度、刚度和它参加工作的时间(包括闭合时间)来控制岩体的变形。
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。
另外,隧道断面形状应尽可能圆顺,以避免拐角处的应力集中。
4.通过施工中对围岩和支护的动态观察、量测,合理安排施工程序、进行设计变更及日常的施工管理。
5.为了敷设防水层,或为了承受由于锚杆锈蚀,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。
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。
上述新奥法的基本要点可扼要的概括为:“少扰动、早喷锚,勤量测、紧封闭”。
三、用一个弹簧来理解新奥法原理
1.洞室边缘某一点A在开挖前具有原始应力(自重应力和构造应力)处于一个平衡状态。
如同一根弹性刚度为K的弹簧,在P0作用下处于压缩平衡状态。
2.洞室开挖后,A点在临空面失去约束,原始应力状态要调整,如果围岩的强度足够大,那么经过应力调整,洞室可处于稳定状态(不需支护)。
然而大多数的地质情况是较差的,即洞室经过应力调整后,如不支护,就会产生收敛变形,甚至失稳(塌方),所以必须提供支护力PE,才能防止塌方失稳。
等同于弹簧产生了变形u后,在PE作用又处于平衡状态。
3.由力学平衡方程可知,弹簧在P0作用时处于平衡状态;弹簧在发生变形u后,在PE的作用下又处于平衡状态,假设弹簧的弹性系数为K,则有:
P0=PE+Ku
讨论:(1)当u=0时,P0=PE 即不允许围岩变形,采用刚性支护,不经济;
(2)当u↑时,PE↓;当u↓时,PE↑。
即围岩发生变形,可释放一定的荷载(卸荷作用),所以要允许围岩产生一定的变形,以充分发挥围岩的自承能力。
是一种经济的支护措施,围岩的自稳能力P=P0-PE=Ku;(3)当u=umax时,发生塌方,产生松驰荷载,不安全。
四、要点
1.围岩是受洞室开挖影响的那一部分岩(土)体,围岩是三位一体的即:产生荷载、承载结构、建筑材料。
2.隧道是修筑在应力岩体中的,具有特殊的建筑环境,不能等同于地面建筑。
3.隧道结构体系=围岩+支护体系。