三、新奥法施工


少扰动，是指在进行隧道开挖时，要尽量减少对围岩 的扰动次数、扰动强度、扰动范围和扰动持续时间。 因此要求能用机械开挖的就不用钻爆法开挖。采用钻 爆法开挖时，要严格地进行控制爆破；尽量采用大断 面开挖；根据围岩类别、开挖方法、支护条件选择合 理的循环掘进进尺；自稳性差的围岩，循环掘进进尺 应短一些；支护要尽量紧跟开挖面，缩短围岩应力松 弛时间。 早锚喷，是指开挖后及时施作初期锚喷支护，使围岩 的变形进入受控制状态。这样做一方面是为了使围岩 不致因变形过度而产生坍塌失稳；另一方面是使围岩 变形适度发展，以充分发挥围岩的自承能力。必要时 可采取超前预支护措施。
一、公路隧道施工常用方法

新奥法与传统的矿山法相比，不仅仅是手段上的不同， 更重要的是工程理念、力学概念和设计原理的不同。新 奥法是一个体现应用岩体动态性质较完整的力学概念， 科学性较强的隧道施工方法。因而不能单纯地将它仅仅 看成是一种施工方法或是一种支护方法，也不应片面理 解仅用锚喷支护就认为是采用新奥法，新奥法的内容及 范围相当广泛、深入，它既包括隧道工程设计，又包括 隧道工程施工，还包括隧道和地下工程的科学范畴的大 系统工程。新奥法应用岩体力学的理论，以维护和利用 围岩的自承能力为基点，采用锚喷为主要支护手段，达 到及时控制围岩的变形和松弛，使围岩亦成为支护体系 的组成部分，并通过对围岩和支护结构的测量、监控来 及时而正确的指导隧道和地下工程设计施工的方法。
一、公路隧道施工常用方法

矿山法施工的工艺流程：
一、公路隧道施工常用方法


它与新奥法的根本区别，除了施工原理不 同外，在具体作业上还有：传统的矿山法 中不强调采用锚喷支护，而大量采用钢、 木支撑；不强调要及早闭合支护环；很少 采用复合式衬砌，而是大量采用刚度较大 的单层衬砌；不进行施工量测等。 近年来，由于施工机械的发展，以及传统 矿山法明显的不符合岩石力学的基本原理 和不经济，已逐渐由新奥法所取代。只有 在一些缺少大型机械的中、短隧道中，或 不熟悉新奥法的施工单位还采用传统的矿 山法。
Ⅰ
刚性支护
Ⅲ 柔性支护 IV-模注支护
σ
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B
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荷载——结构模式
荷载——结构模式

工程类比法用得最多；信息设计法比工程 类比法更为合理更为可靠；三种方法并用 是以后的发展方向。
新奥法的要点： 1）围岩体和支护视作统一的承载结构体系，岩体是 主要的承载单元； 2）允许坑道开挖后围岩产生局部有限的应力松弛， 也允许作为承载环的支护结构有限制的变形； 3）通过试验、监控量测决定围岩体和支护结构的承 载——变形——时间特性； 4）按“预计的”围岩局部应力松弛选择开挖方法和 支护结构； 5）在施工中，通过对支护的量测、监视、信息反馈， 改修设计，决定支护措施或第二次衬砌。
三、新奥法施工
三、新奥法施工
新奥法按其开挖断面大小及位置，基本上可分为：全断面 法、台阶法、分部开挖法三大类及其若干变化方案。 （一）全断面法 （1）概念： 全断面开挖法是按设计断面将隧道一次开挖成型，再施做 衬砌的隧道开挖方法，一般适用在地质条件较好的Ⅰ～Ⅱ 级围岩，也可用在单线铁路隧道Ⅲ级围岩地带。 （2）开挖顺序（图）： ①全断面开挖；②锚喷支护；③浇筑混凝土衬砌。 （3）适用环境： 全断面法，常适用于Ⅰ～Ⅲ级硬岩的石质隧道。该法可采 用深孔爆破。
施工中上下部可配置同类较大型机械并行操作，当机械不足时 也可交替作业。当遇短隧道时，可将上部断面全部挖通后，再 挖下半断面。优点：该法施工干扰较少，可进行单工序作业。
（a）长台阶法
（b）短台阶法
（C）超短台阶法
三、新奥法施工


长台阶法的作业顺序为： 对于上半断面：用两臂钻孔台车钻眼、装药爆破，地层较软时亦 可用挖掘机开挖。安设锚杆和钢筋网，必要时加设钢支撑、喷射 混凝土。用铲斗为1.6m3的推铲机将石渣推运到台阶下，再由装载 机装入车内运至洞外。根据支护结构形成闭合断面的时间要求， 必要时在开挖上半断面后，可建筑临时底拱，形成上半断面的临 时闭合结构，然后在开挖下半断面时再将临时底拱挖掉。但从经 济观点来看，最好不这样做，而改用短台阶法。 对于下半断面：用两臂钻孔台车钻眼、装药爆破。装渣直接运至 洞外。安设边墙锚杆（必要时）和喷混凝土。用反铲挖掘机开挖 水沟。喷底部混凝土。开挖下半断面时，其炮眼布置方式有两种： 平行隧道轴线的水平眼（图3-5）；由上台阶向下钻进的竖直眼， 又称插眼。前一种方式的炮眼主要布置在设计断面轮廓线上，能 有效地控制开挖断面。后一种方式的爆破效果较好，但爆破时石 渣飞出较远，容易打坏机械设备。
三、新奥法施工
b.短台阶法：上台阶长度5～50m，适用于Ⅳ～Ⅴ级围岩，
可缩短仰拱封闭时间，改善初期支护受力条件，但施工干 扰较大，当遇到软弱围岩时需慎重考虑，必要时应采用辅 助开挖措施稳定开挖面，以保证施工安全。短台阶法的作 业顺序和长台阶相同。 c.微台阶法：也称超短台阶法。上台阶仅超前3～5m，断面 闭合较快。此法多用于机械化程度不高的各类围岩地段， 当遇软弱围岩时需慎重考虑，必要时应采用辅助施工措施 稳定开挖工作面，以保证施工安全。
差
良好 上台阶初期支护
良好 下台阶初期支护
监控量测
下一循环Ⅳ～Ⅴ级较软而节理发育的围岩中。 （5）台阶法三种方案： 台阶法可分别采用三种变化方案。其划分一般是根据台阶 长度来决定的（图）。 至于施工中究竟应采用何种台阶法，要根据以下两个条 件来决定： A．初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，闭合 时间要求越短； B．上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械设备对施 工场地大小的要求。 a.长台阶法：上、下台阶距离较远，一般上台阶超前50m以上，
一、公路隧道施工常用方法



矿山法施工的基本原则 ①少扰动，是指在进行隧道开挖时，要尽量减少对围 岩的扰动次数、扰动强度、扰动范围和持续时间。采 用钢支撑，可以增大一次开挖断面的跨度，减少分部 开挖次数，采用预裂爆破技术，从而达到减少对围岩 的扰动次数。 ②早支撑，指开挖坑道后应及时施作临时构件及支撑， 使围岩不致因变形松弛过度而产生坍塌失稳，并能承 受围岩松弛变形产生的压力。并进行定期检查支撑的 工作情况，若发现变形严重或出现损坏征兆，应及时 增设支撑予以加固和加强。 ③快衬砌，指拆除临时支撑时要及时修筑永久性混凝 土衬砌，并使其能尽早承载参与工作。若采用的是钢 支撑又不必拆除，或无临时支撑时，亦应尽早施作永 久性混凝土衬砌，防止坑道壁裸露时间过长风化侵蚀
三、新奥法施工
（7）施工要点 ①配备钻孔台车或多功能台架及高效率装运机械设备，缩 短循环作业时间，合理采用平行交叉作业工序，提高施工 进度。 ②利用钻孔台车深孔钻爆增加循环进尺，控制钻孔进度， 改善光面爆破效果，减少超欠挖。 ③及时对开挖轮廓围岩施做喷射混凝土封闭层。 ④有条件时采用导洞超前的开挖方法，合理组织施工保证 隧道施工安全。 ⑤仰拱、铺底超前二次衬砌且一次全幅浇筑，Ⅰ~Ⅱ级围 岩离掌子面距离≤120m，Ⅲ级围岩≤90m。 （8）开挖时注意事项 见课本69-70页
三、新奥法施工
8m ~ 5
台阶法图示
台阶法施工方式
施工准备
（3）台阶法开挖施工流程图
超前地质预报
爆破设计
上、下台阶测量放线
按 规 定 处 理 并 反 馈 信 息 反 馈
上台阶钻眼
下台阶钻眼
装药爆破
按 规 定 处 理 并 反 馈 信 息 反 馈
通 风 初喷后出碴
差 上台阶检查和爆破效果评价 下台阶检查和爆破效果评价

三、新奥法施工


采用新奥法施工的公路隧道，应视其规模、地质条件 以及安全要求、施工方法，并充分利用现场监控、量 测信息来指导施工。严格执行施工程序，不得有任何 省略。新奥法的特征之一是采用现场监控、量测信息 指导施工，即通过对隧道施工中量测数据和对开挖面 的地质观察等进行预测、预报和反馈。并根据已建立 的量测数据，对隧道施工方法（包括特殊的、辅助的 施工方法）、断面开挖步骤及顺序、初期支护的参数 等进行合理调整，以保证施工安全、坑道围岩稳定、 工程质量和支护结构的经济性等。 新奥法施工的基本原则可归纳为：“少扰动、早锚喷、 勤量测、紧封闭”。

（4）特点： 全断面开挖法有较大的作业空间，有利于采用大型配套机械化作 业，提高施工速度，且工序少，干扰少，便于施工组织和管理。 缺点是由于开挖面较大，围岩相对稳定性降低，且每次循环工作 量相对较大，故此要求施工单位应具有较强的开挖、出渣、运输 及支护能力。 全断面法施工开挖工作面大，钻爆施工效率较高，采用深眼爆破 可加快掘进速度，且爆破对围岩的震动次数较少，有利于围岩稳 定。缺点是每次深孔爆破震动较大，因而要求进行精心的钻爆设 计和严格的控制爆破作业。
三、新奥法施工
超短台阶法施工作业顺序为： 用一台停在台阶下的长臂挖掘机或单臂掘进机开挖上半断面 至一个进尺。安设拱部锚杆、钢筋网或钢支撑。喷拱部混凝 土。用同一台机械开挖下半断面至一个进尺。安设边墙锚杆、 钢筋网或接长钢支撑，喷边墙混凝土（必要时加喷拱部混凝 土）。开挖水沟、安设底部钢支撑，喷底拱混凝土。灌注内 层衬砌。 如无大型机械也可采用小型机具交替地在上下部进行开挖， 由于上半断面施工作业场地狭小，常常需要配置移动式施工 台架，以解决上半断面施工机具的布置问题。
新奥法的三种主要设计方法： 1、工程类比法； 2、现场监控量测法（信息设计法）； 3、理论计算验算法：
P max
P
A
P0
原岩压力线
P0
Pc
PE
P max
Ⅰ
形变压力区
P0
K
锚 Ⅱ 喷
PK P1
初喷
P1
Pc PE
Ⅲ锚
喷 二次
cE D
Pmin
P0
松散压力区
Ⅳ
u0
uE ur
锚喷支护