畢業(yè)設(shè)計(jì)新奧法教材

9.1新奧法的基本概念9.2隧道施工過程的力學(xué)解析與分析9.3新奧法的施工技術(shù)9.4新奧法的監(jiān)控量測第9章新奧法定義：是一種充分利用圍巖的自承能力，以錨桿和噴射混凝土為主要支護(hù)手段，及時(shí)對圍巖進(jìn)行加固并通過對圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)控、測量來指導(dǎo)設(shè)計(jì)與施工的一種隧道建造方法。

由奧地利人L.V.拉布采維茨從1934年開始創(chuàng)建。全稱是新奧地利隧道工程方法，即NewAustrianTunnelingMethod，縮寫為NATM。9.1新奧法的基本概念和原理第9章新奧法基本概念和原理1.

新奧法的概念2新奧法的作業(yè)流程及作業(yè)要點(diǎn)2）.作業(yè)要點(diǎn)控制爆破：充分保護(hù)圍巖，減少對圍巖的擾動。噴錨支護(hù)：充分發(fā)揮圍巖的自承能力。盡快使支護(hù)結(jié)構(gòu)閉合。監(jiān)控量測：加強(qiáng)監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工。

十二字方針：“少擾動、早噴錨、快封閉、勤測量”1）.作業(yè)流程開挖初次支護(hù)二次支護(hù)第9章新奧法基本概念和原理承載體系：支護(hù)結(jié)構(gòu)+圍巖少擾動圍巖即允許又限制圍巖的變形復(fù)合式襯砌（初期支護(hù)和二次襯砌）初期支護(hù)應(yīng)盡量做成柔性的要盡可能使結(jié)構(gòu)做得園順進(jìn)行有效的監(jiān)控量測通過“排堵措施”解決襯砌滲水第9章新奧法基本概念和原理具體而言，工作要點(diǎn)的內(nèi)涵就是：其基本觀點(diǎn)是認(rèn)為巖（土)體有一定自支承能力，通過噴錨支護(hù)等手段改善洞室開挖后的二次應(yīng)力重分布，從而加固隧道圍巖而保證其穩(wěn)定，是建立在對圍巖的“加固概念”基礎(chǔ)上的。而傳統(tǒng)的支護(hù)觀念是建立在對于坍落拱的“支撐概念”上的。3.

新奧法支護(hù)機(jī)理：第9章新奧法基本概念和原理9.2隧道施工過程的力學(xué)分析9.2.1洞室開挖后的應(yīng)力狀態(tài)三種應(yīng)力狀態(tài):初始應(yīng)力狀態(tài)（原巖）二次應(yīng)力狀態(tài)（開挖后）三次應(yīng)力狀態(tài)（支護(hù)后）第9章新奧法施工過程的力學(xué)分析彈性應(yīng)力狀態(tài)彈塑性應(yīng)力狀態(tài)9.2.2圍巖特征曲線與支護(hù)特征曲1.圍巖特征曲線第9章新奧法施工過程的力學(xué)分析9.2.3圍巖特征曲線與支護(hù)特征曲2.支護(hù)特征曲第9章新奧法施工過程的力學(xué)分析3.圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)的建立

9.2.2圍巖特征曲線與支護(hù)特征曲第9章新奧法施工過程的力學(xué)分析9.3.1施工程序第9章新奧法施工技術(shù)9.3新奧法的施工技術(shù)9.3.2施工基本原則新奧法施工的基本原則可扼要地概況為：十二字方針：“少擾動、早噴錨、緊封閉、勤測量”9.3.3噴射混凝土1.

噴射混凝土的特點(diǎn)

充填裂隙加固圍巖封閉圍巖壁面防止風(fēng)化噴射混凝土與圍巖組成共同承載體系第9章新奧法施工技術(shù)9.3.3噴射混凝土2.噴射混凝土的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：支護(hù)及時(shí)柔性支護(hù)施工工藝簡單不用模板、拱架缺點(diǎn)：回彈量大、止水性弱第9章新奧法施工技術(shù)3.混凝土的噴射方式1）干噴：干噴是將砂、石、水泥按一定比例干拌均勻投入噴射機(jī)，同時(shí)加入速凝劑，用高壓空氣將混合料送到噴頭，再在該處與高壓水混合后以高速噴射到巖面上。9.3.3噴射混凝土第9章新奧法施工技術(shù)2）潮噴：潮噴是將砂、石料預(yù)加水，使其浸潤成潮濕狀，再加水泥拌均勻，從而降低上料合噴射時(shí)的粉塵，其工藝流程同干噴。3.混凝土的噴射方式9.3.3噴射混凝土第9章新奧法施工技術(shù)3）濕噴：潮噴是將砂、石料、水泥與水混合拌均勻，使其成流體狀，再進(jìn)行噴射。3.混凝土的噴射方式9.3.3噴射混凝土第9章新奧法施工技術(shù)(1)水泥

噴射混凝土對所采用水泥的基本要求是：摻入速凝劑后凝結(jié)快、保水性好、早期強(qiáng)度增加快、收縮小。優(yōu)先采用325號以上的普通硅酸鹽水泥。(2)砂子(3)石子(4)速凝劑一般為水泥質(zhì)量的2%～4%（噴拱部時(shí)可用3%～4%，噴邊墻時(shí)可用2%～3%），水泥漿初凝應(yīng)不大于5min，終凝應(yīng)不大于10min。3.噴射混凝土的材料組成9.3.3噴射混凝土第9章新奧法施工技術(shù)質(zhì)量比

—水泥：中砂或中粗砂：石子隧道邊墻采用1:(2～2.5):(2～2.5)隧道拱部采用1:2:(1.5～2.0)水灰比

—一般為0.4～0.53.噴射混凝土的材料組成9.3.3噴射混凝土第9章新奧法施工技術(shù)噴射作業(yè)的機(jī)械(具)設(shè)備主要包括：混凝土噴射機(jī)、上料機(jī)、攪拌機(jī)、機(jī)械手、混凝土運(yùn)送攪拌車、混凝土噴射三聯(lián)機(jī)等。4.噴射混凝土的機(jī)械設(shè)備9.3.3噴射混凝土第9章新奧法施工技術(shù)1）混凝土噴射機(jī)

（1）雙罐式混凝土噴射機(jī)

（2）轉(zhuǎn)體式混凝土噴射機(jī)

4.噴射混凝土的機(jī)械設(shè)備（3）轉(zhuǎn)體式混凝土噴射機(jī)

(4)轉(zhuǎn)盤式混凝土噴射機(jī)9.3.3噴射混凝土第9章新奧法施工技術(shù)1）混凝土噴射機(jī)4.噴射混凝土的機(jī)械設(shè)備為了防止壓縮空氣中的油水混入噴射混凝土中，在高壓風(fēng)進(jìn)入混凝土噴射機(jī)前必須先通過油水分離器，把油水過濾排掉，避免噴射混凝土產(chǎn)生結(jié)塊、堵管等現(xiàn)象。9.3.3噴射混凝土第9章新奧法施工技術(shù)4.噴射混凝土的機(jī)械設(shè)備2）攪拌機(jī)由于采用干式噴射機(jī)，噴射時(shí)混合料是干料，拌合時(shí)易產(chǎn)生粉塵。因此，應(yīng)采用渦輪漿強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)，最常用的是J4-375型(原JW－375型)攪拌機(jī)。3）壓縮空氣機(jī)(俗稱空壓機(jī))4）機(jī)械手9.3.3噴射混凝土第9章新奧法施工技術(shù)4.噴射混凝土的機(jī)械設(shè)備9.3.4噴射混凝土的施工工藝噴射混凝土的施工準(zhǔn)備施噴場地準(zhǔn)備;材料、機(jī)械(具)的準(zhǔn)備2.施噴作業(yè)（指干式噴射）風(fēng)、水壓水壓：規(guī)定噴射作業(yè)區(qū)的系統(tǒng)水壓應(yīng)大于0.4MPa。風(fēng)壓：風(fēng)源風(fēng)壓應(yīng)穩(wěn)定在0.4～0.65MPa。噴嘴與受噴巖面之間的距離和角度距離：噴嘴與受噴巖面之間的距離以0.8～1.2m為宜角度：盡量垂直，傾斜不大于10°一次噴射的厚度及各噴層之間間隔時(shí)間

厚度：不小于3cm-25cm。間隔時(shí)間：可在5～10min以后進(jìn)行下一次噴射。第9章新奧法施工技術(shù)原因：粗集料過大(粒徑大于25cm以上)水泥硬塊或其它雜物混合料(主要是砂)濕度過大(大于6%)風(fēng)壓偏低混合料未吹完就停風(fēng)處理：關(guān)閉風(fēng)源，將軟管拉直，然后用手錘敲擊以尋找堵管處。找到堵管部位后，可將風(fēng)壓升到0.3～0.4Mpa(不超過0.5Mpa)，并用錘擊堵管部位，使其暢通。9.3.4噴射混凝土的施工工藝第9章新奧法施工技術(shù)3.堵管問題的處理噴射混凝土終凝后2h起即應(yīng)開始灑水養(yǎng)護(hù)，灑水次數(shù)以能保持混凝土具有足夠的濕潤狀態(tài)為定，養(yǎng)護(hù)期不得少于7-14晝夜。

9.3.4噴射混凝土的施工工藝第9章新奧法施工技術(shù)原材料進(jìn)庫檢查與驗(yàn)收噴射混凝土強(qiáng)度檢查噴層與圍巖粘結(jié)情況的檢查噴層厚度的檢查4.噴射混凝土的養(yǎng)護(hù)5.噴射混凝土的質(zhì)量檢查9.3.5錨桿1.

錨桿的支護(hù)效應(yīng)

（1）懸吊效應(yīng)

（2）組合梁效應(yīng)

第9章新奧法施工技術(shù)（3）加固效應(yīng)9.3.5錨桿第9章新奧法施工技術(shù)1.

錨桿的支護(hù)效應(yīng)

2.

錨桿的種類

1）機(jī)械式錨固錨桿

9.3.5錨桿第9章新奧法施工技術(shù)2）粘結(jié)式錨固錨桿

2.

錨桿的種類

9.3.5錨桿第9章新奧法施工技術(shù)3）摩擦式錨固錨桿

當(dāng)隧道通過軟弱圍巖等地段時(shí)，機(jī)械式錨桿錨固容易失效，粘結(jié)式砂漿錨桿施工不便，而采用摩擦式錨桿則可以收到良好的支護(hù)效果。2.

錨桿的種類

9.3.5錨桿第9章新奧法施工技術(shù)3.錨桿的布置

錨桿的布置分為局部布置和系統(tǒng)布置

1）局部布置

錨桿局部布置的原則：

拱腰以上部位錨桿方向應(yīng)有利于錨桿的受拉。拱腰以下及邊墻部位錨桿宜逆向不穩(wěn)定巖塊滑動方向。

錨桿的間距：

9.3.5錨桿第9章新奧法施工技術(shù)2）系統(tǒng)布置

錨桿系統(tǒng)布置的原則：

錨桿宜垂直隧道周邊輪廓布置，對水平成層巖層，應(yīng)盡可能與層面垂直布置在巖面上錨桿宜成菱形排列，縱橫間距為0.6～1.5m。系統(tǒng)錨桿長一般3-5m，間距不宜大于錨桿長度的1/2，在Ⅴ、Ⅵ級圍巖中，錨桿間距宜為0.5～1.2m。3.錨桿的布置

9.3.5錨桿第9章新奧法施工技術(shù)2）系統(tǒng)布置

3.錨桿的布置

9.3.5錨桿第9章新奧法施工技術(shù)4.錨桿的尺寸1）錨桿直徑

錨桿一般采用16Mn或5號鋼，條件不具備時(shí)可用3號鋼。對于端部錨固的錨桿，其抗拉力大于或等于設(shè)計(jì)錨固力，即：

則錨桿直徑d：常用的錨桿直徑一般為18～22mm。9.3.5錨桿第9章新奧法施工技術(shù)2）錨桿長度

起懸吊作用的錨桿：長度須穿透不穩(wěn)定塊體并在堅(jiān)硬穩(wěn)定巖體內(nèi)有一定錨固長度。軟弱圍巖中系統(tǒng)布置的錨桿：巖體視為單一塑性體，錨桿的長度應(yīng)穿過塑性區(qū)。

按施工經(jīng)驗(yàn)來確定錨桿長度：中等以上硬質(zhì)圍巖：軟弱圍巖：9.3.5錨桿第9章新奧法施工技術(shù)5.砂漿錨桿的安裝工藝1)材料及配合比

鋼筋：宜采用螺紋鋼筋；水泥：選用不低于325號的普通硅酸鹽水泥；砂子：嚴(yán)格過篩的粒徑不大于3mm的中、粗砂；速凝劑：紅星一型，摻量為水泥質(zhì)量的2%～4%；骨料比：1：1～1：1.2；水灰比：0.4～0.45。9.3.5錨桿第9章新奧法施工技術(shù)2）灌漿設(shè)備

孔徑應(yīng)大于錨桿直徑15～20mm，在灌漿前應(yīng)用高壓風(fēng)將孔眼吹凈。3）鉆孔

4）注漿及安裝錨桿

將注漿管插入到孔底，在注漿的同時(shí)，將注漿管徐徐向外拔出，待注漿管口距鉆孔口20～30cm時(shí)，停止注漿，然后將錨桿插入至孔底部將砂漿擠滿鉆孔。

5.砂漿錨桿的安裝工藝9.3.5錨桿第9章新奧法施工技術(shù)6.錨桿的質(zhì)量檢查

錨桿質(zhì)量檢查，包括長度、間距、角度、方向、抗拔力等。其中主要是抗拔力試驗(yàn)，對于重要工程可增作灌漿密度試驗(yàn)。如抗拔力不符合要求時(shí)，一般可用加密錨桿予以補(bǔ)強(qiáng)。

9.3.5錨桿第9章新奧法施工技術(shù)對于自穩(wěn)時(shí)間很短的Ⅴ、Ⅵ級圍巖隧道；淺埋偏壓隧道；隧道處于粉細(xì)砂、大面積淋水等地段；為了抑制圍巖過大的變形。使用條件：架設(shè)后立即受力，且強(qiáng)度和剛度均較大，可承受開挖時(shí)引起的松動壓力。鋼架的最大特點(diǎn)：鋼架可分為：型鋼鋼架和格柵鋼架兩種類型。9.3.6鋼架第9章新奧法施工技術(shù)1.

型鋼鋼架

工程上采用的型鋼鋼架有：工字型鋼、H型鋼、槽鋼、U型鋼、鋼管及鋼軌等材料。

缺點(diǎn)：

鋼架較重，架設(shè)困難；不便于加工制作；鋼架與噴射混凝土結(jié)合不良，粘結(jié)力較小。9.3.6鋼架第9章新奧法施工技術(shù)2.格柵網(wǎng)構(gòu)鋼架特點(diǎn)：

質(zhì)量輕，制作容易，架設(shè)方便，省工省料；與噴射混凝土結(jié)合良好，能形成整體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；易與錨桿、超前小導(dǎo)管形成整體。

鋼架的縱向間距應(yīng)根據(jù)所支護(hù)的圍巖而定，一般為0.75～1.2m，兩榀鋼架之間設(shè)置直徑為20～22mm的縱向鋼拉桿。9.3.6鋼架第9章新奧法施工技術(shù)9.4.1目的為設(shè)計(jì)和修正支護(hù)結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)提供依據(jù)；正確選擇開挖方法和支護(hù)施作時(shí)間；為隧道施工和長期使用提供安全信息；是研究新奧法力學(xué)機(jī)理和設(shè)計(jì)理論的重要途徑。9.4新奧法的監(jiān)控量測第9章新奧法監(jiān)控量測基本要求：盡快埋設(shè)測點(diǎn)；進(jìn)行一次量測的時(shí)間宜盡量短；傳感元件要有較好的防震、防沖擊波的能力，且能長期有效；測設(shè)的數(shù)據(jù)要求直觀、正確、可靠；測試儀器要有足夠的精度。9.4.2量測內(nèi)容和方法9.4新奧法的監(jiān)控量測第9章新奧法監(jiān)控量測1）工程地質(zhì)與支護(hù)狀況的觀察2）隧道地表沉降量測

9.4.2量測內(nèi)容和方法9.4新奧法的監(jiān)控量測第9章新奧法監(jiān)控量測內(nèi)容和方法：3.隧道凈空收斂量測9.4.2量測內(nèi)容和方法9.4新奧法的監(jiān)控量測第9章新奧法監(jiān)控量測4.

拱頂下沉量測9.4.2量測內(nèi)容和方法9.4新奧法的監(jiān)控