二、监控量测的内容和方法
(一)基本要求

1.尽快埋设测点。 2.进行第一次量测的时间宜尽量短。 3.传感元件要有较好的防震、防冲击波的能力， 且能长期有效。 4.测设的数据要求直观、正确、可靠。 5.测试仪器要有足够的精度。

(二) 量测内容和方法
1．工程地质与支护状况的观察 2．隧道地表沉降量测
2.系统布置
在破碎和软弱围岩中，一般采用系统布置的锚杆，对围 岩起到整个加固作用。
• 锚杆系统布置的原则 • (1)在隧道横断面上，锚杆宜垂直隧道周边 轮廓布置。 • (2)在岩面上锚杆宜成菱形排列，纵、横间 距为0.6～1.5m，其密度约为0.6～3.6根/m2。 • (3)间距不宜大于锚杆长度的1/2，在Ⅱ、Ⅲ 类围岩中，锚杆间距宜为0.5～1.2m，但当锚 杆长度超过2.5m时，若仍按间距不大于1/2锚 杆长度的规定，则锚杆间的岩块可能因咬合 和联锁不良而导致掉块坠落，为此，其间距 不宜大于1.25m。
优点：
1.柔性支护 2.支护及时 3.不用模板、拱架 4.施工工艺简单
缺点：
回弹量大、止水性弱。
(三) 喷射混凝土的喷射方式
1.干喷
它是将砂、石、水泥按一定比例干拌均匀投入喷射机， 同时加入速凝剂，用高压空气将混合料送到喷头，再在该处 与高压水混合后以高速喷射到岩面上。
2.潮喷
将砂、石料预加水，使其浸润成潮湿状，再加水泥拌合 均匀，从而降低上料和喷射时的粉尘，其工艺流程同干喷。
•2. 喷嘴与受喷岩面之间的距离和角度 • 距离：当风压适宜时，喷嘴与受喷岩面之 间的距离以0.8～1.2m为宜。 • 角度：垂直或稍微向刚喷射过的混凝土部 位倾斜（不大于10°） •3. 一次喷射的厚度及各喷层之间间隔时间 • 厚度：根据喷射效率、回弹损失、混凝土 颗粒之间的凝聚力和喷层与受喷面间的粘着 力等因素确定。 • 间隔时间：当采用红星一型速凝剂时可在 5～10min以后进行下一次喷射。采用碳酸钠
3.摩擦式锚固锚杆
(三) 锚杆的布置
1.局部布置
它主要用在坚硬而裂隙发育或有潜在龟裂及节理的围岩。 重点加固不稳定块体，隧道拱顶受拉破坏区喂重点加固区域。
锚杆局部布置的原则为：拱腰以上部位锚杆方向应有利于 锚杆的受拉；拱腰以下及边墙部位锚杆宜逆向不稳定岩块滑动 方向。 锚杆间距为：
d Ra A D 2 KP
2.喷射混凝土地配合比和水灰比 质量比——水泥：中砂或中粗砂：石子，对于 隧道边墙采用1:(2～2.5):(2～2.5)；对于隧道拱部 采用1:2:(1.5～2.0)较为合适。 水灰比——一般为0.4～0.5
(五) 喷射混凝土的机械(具)设备
混凝土喷射机、上料机、搅拌机、机械手、混 凝土运送搅拌车、混凝土喷射三联机等。
(1) 双罐式混凝土喷射机
(2) 转体式混凝土喷ห้องสมุดไป่ตู้机
(3) 螺旋式混凝土喷射机
(4) 转盘式混凝土喷射机
机械手
混凝土喷射三联机
四、喷射混凝土的施工工艺
(一) 喷射混凝土的施工准备
1.材料、机械(具)的准备 2.施喷场地准备
(二) 施喷作业(指干式喷射)
1. 风、水压 风压：风源风压应稳定在0.4～0.65Mpa才能在喷嘴处使风 压稳定在0.1～0.25Mpa范围内。 水压：为保证高压水从水环孔眼中高速射出形成水雾，使 干拌合料充分湿润水化，水压应大于0.4MPa。
• •
(六)钢纤维喷射混凝土工艺 由于喷射混凝土在抗拉、抗弯、抗裂、 抗冲击性等方面都存在明显的不足，喷层开 裂、剥落时有发生，并导致落石、渗水等一 系列病害。因此，自20世纪70年代以来，世 界各国特别是瑞典、日本、美国等，为了改 善喷射混凝土的性能，提高其质量，相继开 展了钢纤维喷射混凝土的研究和应用，并在 实际工程中收到了良好的技术经济效益。 • (七) 喷射混凝土的质量检查 • 1.原材料进库检查与验收 • 2.喷射混凝土强度检查
五、锚杆
(一) 锚杆的支护效应
1.悬吊效应 2.组合梁效应
3.加固效应
(二) 锚杆的种类
1. 机 械 式 锚 固 锚 杆
2.粘结式锚固锚杆
砂浆锚杆的特点是： 在整个钻孔壁上岩体与 杆体紧密连结，具有较 高的锚固力，抗冲击和 抗震动性能好，对围岩 的适应性强，而且结构 简单，加工、安装方便， 价格便宜。
• • • • • • • •
三、新奥法原理的要点 1.承载体系：支护结构+围岩 2.少扰动围岩 3.即允许又限制围岩的变形 4.采用柔性的密贴而又及时的初期支护 5.复合式衬砌 6.尽可能圆顺的闭合结构 7.进行有效的监控量测
9.2
隧道施工过程的力学解析与分析
一、洞室开挖后的应力状态
(一)三种应力状态
地表沉降观测
精密水准仪
铟钢尺
精密水准仪
3、隧道净空变化（收敛）量测
测线布置
洞周收敛量测
测 点
4、拱顶下沉观测
拱顶测点
测高程
5.围岩内部位移量测
围岩内部相对位移的测孔，一般与周边位移测线相应布置， 以便使两项测试结果能够互相验证，协同分析和应用。
围岩内部位移测孔布置
单点位移计
6.钢支撑应力量测 表面应变计
钢筋计测格栅应力
7.喷层应力量测
喷层应力计
第9章
9.1
新奥法
新奥法的基本概念
9.2
9.3 9.4
隧道施工过程的力学解析与分析
新奥法的施工技术 新奥法的监控量测
9.1
新奥法的基本概念
一、名称由来与产生的背景
1963年，由奥地利学者L.V.Rabcewiez教授命名为 “新奥地利隧道施工法（New Astrian Tunnelling Method）”，简称“新奥法（NATM）”正式出台。 产生背景：
(四) 锚杆的尺寸

1.直径： 2.锚杆长度：
d
4N
a
起悬吊作用的锚杆：其长度必须穿透不稳定块体并在坚硬 稳定岩体内有一定的锚固长度。 软弱围岩中系统布置的锚杆：其岩体视为单一塑性体，锚 杆的长度应穿过塑性区。
按施工经验来确定锚杆：
1 1 中等以上硬质围岩中：(L＞ ~ Ｂ) 3 4 1 1 软弱围岩中：(Ｌ＞ ~ Ｂ)。
1.锚杆支护在20世纪初出现。
2.喷射混凝土机在1940年代末研制成功。 3.岩石力学的理论发展为新奥法提供了科学依据。
• •
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二、新奥法的基本概念 新奥法:用薄层支护手段来保持围岩强度， 控制围岩变形，以发挥围岩的自承载能力， 并通过施工监控量测来指导隧道工程的设计 与施工。 新奥法的三大要素： ①控制爆破 ②喷锚支护 ③监控量测 三项作业： ①开挖 ②初次支护 ③二次支护
2
3
六、钢架
钢架的最大特点是：架设后立即受力，且其强度和刚度均
较大，可承受开挖时引起的松动压力。
(一) 型钢钢架 (二) 格栅网构钢架
9.4
一、目的
新奥法的监控量测
1.为设计和修正支护结构形式和参数提供依据；
2.正确选择开挖方法和支护施作时间；
3.为隧道施工和长期使用提供安全信息； 4.是研究新奥法力学机理和设计理论的重要途径。
• (四) 喷射混凝土的养护 • 为了使水泥充分水化，喷射混凝土强度得 到均匀增长，减少或防止混凝土的收缩开裂， 确保混凝土的质量，喷后要进行良好的保护。 《铁路隧道施工规范》规定：喷射混凝土终 凝后2h起即应开始洒水养护，洒水次数以能 保持混凝土具有足够的湿润状态为定，养护 期不得少于7昼夜。
• (五) 水泥裹砂法喷射混凝土工艺 • 为了克服干式喷射混凝土施工粉尘多，回 弹量大等缺点，并提高喷射混凝土的质量，目 前国内已开始推广使用水泥裹砂法(称SEC法) 喷射混凝土施工技术。 • 优点： • 1.粘结性能好 • 2.回弹量少（<15%） • 3.粉尘低 • 4.强度高
二、围岩稳定性判据 1.岩体强度判据 洞室周边围岩应力﹥岩体强度极限 1）脆岩： 二次 ﹥强度极限 2.围岩变形判据（采用）
2）软岩： 二次 ﹥屈服极限
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三、围岩特征曲线与支护特征曲线
14围岩特征曲线与支护特征曲线.swf
9.3
一、施工程序
新奥法的施工技术
二、施工基本原则
3.湿喷
用湿喷机压送拌合好的混凝土，在喷头处添加液态速凝 剂，再喷到岩面上。
(四) 喷射凝土的材料及其组成
1.喷射混凝土的材料
(1)水泥。喷射混凝土对所采用水泥的基本要求 是：掺入速凝剂后凝结快、保水性好、早期强度增加 快、收缩小。采用425号以上的普通硅酸盐水泥。 (2)砂子 (3)石子 (4)速凝剂。一般为水泥质量的2％～4％（喷拱 部时可用3％～4％，喷边墙时可用2％～3％）。 水泥浆初凝应不大于5min，终凝应不大于10min。
“少扰动，早支护，诹坎猓舴獗?/b>”
三、喷射混凝土
喷射混凝土是用喷射机把渗有速凝剂的粗细骨 料混凝土以适当的压力，高速喷射到隧道岩壁表 面凝结而成的混凝土。 (一) 喷射混凝土的特点 1.充填裂隙加固围岩 2.封闭围岩壁面防止风化
3.喷射混凝土与围岩组成共同承载体系
(二) 喷射混凝土的优缺点
(三) 堵管问题的处理
原因：
粗集料过大(粒径大于25cm以上)； 水泥硬块或其它杂物； 混合料(主要是砂)湿度过大(大于6%)； 输料软管弯头过小；
风压偏低；
司机操作不当。
• 处理： • 遇到堵管发生时，喷射机司机应立即关闭 马达，随后关闭风源。 • 喷射手将软管拉直，然后用手锤敲击以寻 找堵管处。当敲击钢管时发音混浊，或敲击 胶管时有发硬感觉处，即为堵管部位。 • 找到堵管部位后，可将风压升到0.3～ 0.4Mpa (不超过0.5Mpa)，并用锤击堵管部位， 使其畅通。