隧道施工（新奥法）完整的施工技术

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新奥法（NewAustrianTunnellingMethod，简称NATM）是一种以岩体力学为基础的隧道施工方法，强调对围岩的保护和利用围岩自身的承载能力。其核心理念是通过控制围岩变形，减少对围岩的扰动，实现安全、经济和高效的隧道施工。

施工技术简介

1.地质勘察与监测在施工前，进行详细的地质勘察，了解围岩性质、地下水分布及地应力状态。施工过程中，采用监控量测技术（如位移、压力监测），实时掌握围岩和支护结构的变化，为动态设计提供依据。

2.开挖方式新奥法通常采用分步开挖法，包括全断面开挖、台阶法或环形留芯土开挖等。根据围岩条件选择合适的开挖方式，尽量减少对围岩的扰动。开挖后及时封闭暴露的岩体表面，防止围岩松弛和失稳。

3.初期支护初期支护是新奥法的关键环节道路拓宽改建花桥北侧网架工程施工组织设计，主要包括喷射混凝土、锚杆和钢筋网。喷射混凝土迅速封闭岩面，阻止围岩进一步变形；锚杆加固围岩，增强其整体性；钢筋网则提高喷射混凝土的抗拉强度。初期支护需紧跟开挖面，形成“围岩支护”共同作用体系。

4.二次衬砌在围岩和初期支护趋于稳定后，施作二次衬砌（通常为模筑混凝土）。二次衬砌不仅起到防水和装饰作用，还作为永久支护的一部分，确保隧道长期安全。

5.排水与防水隧道施工中必须重视地下水处理，通过设置盲沟、排水管和防水层，有效排除地下水并防止渗漏。防水层通常位于初期支护和二次衬砌之间，确保隧道结构的耐久性。

6.动态设计与信息化施工根据现场监测数据调整设计参数和施工方案，实现动态设计与信息化施工。这种方法能够更好地适应复杂的地质条件，降低施工风险。

新奥法以其灵活性和适应性广泛应用于软弱围岩、复杂地质条件下的隧道工程，显著提高了施工的安全性和经济性。

　　本区段IV级围岩根据围岩的节理发育、走向和围岩的风化脆弱程度情况我们将其区分为两种情况对待，一种为种为IV级一种为IV级加强段，为了节约成本和发挥最大的时间效应，开挖方法也有所调整准IV级为上下台阶留核心土开挖法－正台阶开挖，IV级加强段为CD工法工序开挖－单侧壁开挖法；钻爆开挖均采用实践光面爆破，为了进一步搞好光面爆破，提高爆破效率，实现安全快速开挖，提前实现独头施工贯通，施工与监理单位共同成立了一个光面爆破技术专题小组，在认真总结Ⅲ类围岩爆破实践的基础上，研究探讨IV围岩全断面光爆技术，施工过程中效果甚好，特别是上下台阶法施工，炮眼残痕率达95%，特殊地段拱部钎痕率达85%，边墙达80%，局部最大超挖量为10㎝，欠挖量为8㎝，IV级围岩实践采用光面爆破取得的有关技术参数及效果，爆破专题组通过多次爆破实践，反复修正爆破参数，最终确定了IV类围岩的钻爆方案，附钻爆设计图2，有关参数附表10－11：

　　每孔装药量（㎏）

　　每m3雷管消耗量

　　1周边轮廓形成机理

　　2确定合理的岩石抵抗线（W）

　　3确定合理的眼距（E）

　　1掏槽方式的确定

　　由于该隧道设计跨度大、净空高，采用全断面一次爆破开挖，没有大自由面掏槽爆破是很难实现的。专题组通过多次掏槽试验最后确定双楔形掏槽方式是该岩层爆破最佳的掏槽方式，掏槽的岩石在其掘进空间抛出最远，在岩层爆破空间能形成较大的楔形临空面，掏槽效果较好。

　　2周边眼间距的确定

　　3最小抵抗线的确定

　　4装药系数的确定

　　经过多次爆破实践，专题组确定掏槽眼的平均装药系数为0.85。辅助眼的平均装药系数为0.83。周边眼的平均装药系数为0.31是合理的。

　　5眼数及眼深的确定

　　N=q·S/y·r=147（个）

　　若1号掏槽眼进尺2.7m、2＃掏槽眼进尺3.2m，掏槽眼与掌子面夹角为70度，则各眼钻眼深度为：L掏1=2.7sin70°=2.9m ，L掏2=3.2/ sin70°=3.4 m，L辅助眼=L周边眼=L底板眼=3.2m。

　　上下台阶留核心土开挖与支护

　　上下断面开挖首先上部爆破开挖，约1.00m立即对围岩面进行初喷，顺初喷面布设第一层Φ8的钢筋网片，并连接成整体，架设主动拱部支护的型钢拱架，并用Φ25钢筋将拱架与上一榀连接成整体，打孔送入Φ25中空锚杆并压注浆，安设第二层钢筋网片，分层喷护至设计轮廓线，注意每榀拱架背面的密实情况，进尺约5~10m后（根据围岩的情况确定），下断面中部的导坑开挖支护，取核心土开挖，两侧的边墙接腿采用马口跳槽落底并与中部的隧底初支全部封闭成环，形成整体，共分四部开挖支护，注意的是必须要左右交替的开挖落底。

　　单侧壁导坑开挖与支护

　　先内侧壁导坑上断面开挖支护先行，进尺约0.8m，立即对围岩面初喷，顺围岩安设第一层Φ8的钢筋网片，并连接成整体，架设主动及临时支护的型钢拱架，并用Φ25钢筋将拱架与上一榀连接成整体，打孔送入Φ25中空锚杆并压注浆，安设第二层钢筋网片，分层喷护至设计轮廓线，注意每榀拱架背面的密实情况，进尺约5~10m后，下断面的导坑开挖支护，与临时支护的拱架支护及喷射混凝土封闭成环，同时后行洞的内侧壁导坑也可开挖，相互必须交错5~10m，后行洞同样成环后，先行洞的大侧壁导坑上断面可以进尺，并与内导坑接合连成整体，也必须交错开5~10m，当下断面成环进尺约20～35m后，可以取掉临时支撑，最后下部隧底与先前的左右导坑的下断面完全结合封闭成环，共分四部开挖支护，

　　不管是什么开挖法都必须要有监控量测的数据为基础，应力的重新分配或转换，将增加支护与地层的位移、沉降、变形，拆除前后应加强洞身变形及支护受力的监控量测，以数据说话，如变形过大应停止拆除。必要时加强支护或提前施作该段的二次衬砌，所以说什么时候取掉临时支护的侧壁很是关键。

　　辖区隧道断面跨度大，出渣运输量大，根据实际现场情况，隧道均为中、短隧道选用了方便、灵活的出渣运输能力大的无轨运输方式。

　　核心土上弧导坑作业空间小，短台阶，机械作业不便，主要以人工扒渣配合挖机集中为主，然后运出。左右上导坑及左右下断面均以装载机装渣，自卸车直接运出至指定弃土场，可避免洞口两次倒运，运输效力高。

　　四、关键工序施工工艺

　　1、大管棚、小管棚超前支护施工

　　隧道进、出口进洞均采用Φ89壁厚：5mm长：30m间距：40cm的大管棚进行注压浆对洞口浅埋的超前加强支护，角度为1~3度；洞内采用Φ50壁厚：4mm长5m间距40cm的小导管进行压注浆超前支护。角度为6°。

　　大管棚施作的主要内容：施作导向墙预埋导向管，设置钻机平台，测定孔位，钻孔，钻机退出，注压浆，封孔，““见图4超前管棚施工工艺流程框图“

　　管棚采用无缝钢管加工成花管，以便注浆加固岩体，前端加工成锥形，以便送入或打入，并防止浆液前冲，梅花布设溢浆孔孔径8mm，间距为15cm，其中大管棚尾部5m，小导管尾部1m范围不钻孔，防止漏浆，末端最好焊接直径为6mm的环形箍筋，防止打入是管身开裂，影响注浆管每小段的连接。每节间丝扣连接，

　　钻孔采用电煤钻钻孔，在钻进过程中采用光耙测斜仪量测钻孔的偏斜度，小导管人工直接送入。

　　水泥浆水灰比：1;1

　　注浆压力：0.5～1.0mpa

　　注浆前进行注浆试验，并根据试验的情况调整注浆参数。

　　注浆顺序两侧对称向中间，自下而上逐孔注浆，强度达到设计后方能开挖。

　　2、系统锚杆施工

　　系统锚杆采用的中空注浆锚杆，锚杆长4m（径向）或5m（内侧水平），环向间距为1m，采用风钻钻孔，钻孔直径为Φ40mm。成孔后用高压风清孔，人工送入，用速凝砂浆封口，注浆压力保证在0.5~1.0mpa，扩散半径最大，对围岩加固的效果最佳，对裂隙较发育的不良地质V级围岩有很好的改善效果，抗拔力符合设计要求，锚杆的末端与拱架焊接。

　　3、刚拱架支撑施工

　　在加工场地放出大样，采用弯曲机分节加工制作，主要在安设控制（中线、高程、垂直度）质量，施工中主要采用支距、悬距法来控制。

　　主要注意控制加工尺寸和把每块网片连成整体。

　　5、临时支护的施工（临时侧壁支护、临时仰拱）

　　临时侧壁支护采用I16型钢拱架纵向间距与主动一致，网片尺寸15*15，采用Φ22mm砂浆锚杆，Φ50小导管超前支护的一个临时支护体系。

　　临时仰拱由于地质情况差经过数据分析边墙收敛值超限，根据实际情况分析、研究和试验为了确保安全在上断面导坑开挖支护时在主临支每榀拱架间安设I22mm的水平支撑支护某知名房产企业 总图设计经验总结，很好的解决了开挖安全及后续接腿、上部接拱在应力重新分配过程出现的变形量过大应力释放失控而造成掉拱、掉块、开裂和坍塌情况。

　　6、二次衬砌混凝土施工

　　二次衬砌是永久性承力结构的一部分，对提高隧道使用寿命和外观质量具有重要的作用，衬砌分为两个部分一个是拱部的二次衬砌，一个是下部隧底的仰拱衬砌。

　　混凝土二次衬砌施工时间根据现场监控量测结果来确定，在初期支护基本稳定tb10108-2002铁路隧道喷锚构筑法技术规范，整体收敛值在规范内，围岩及初期支护变形率趋于减缓或稳定时再进行隧道二次衬砌，并将衬砌工作面与开挖工作面拉开50~100m的距离，以减少两工作间的互相干扰，也是避免爆破震动效应对二次衬砌的影响，二次衬砌混凝土灌注采用洞外集中拌和、混凝土输送罐车运输、轨道自动行走液压起臂整体模板衬砌台车（附图）、混凝土输送泵车灌注的方法进行。

　　首先通过轨道将模板台车行走至衬砌部位，测量定位，调好标高，按隧道衬砌内轮廓线尺寸调整好模板台车。安设固定好预埋孔、洞、室位置，堵头模板，排气孔等。

　　7、洞内、外（防、排）水体系的施工