新奥法理论PPT课件.ppt

新奥法理论新奥法理论在隧道施工中的应用在隧道施工中的应用邱时华邱时华1公路隧道施工最常见的是新奥法。它是一种公路隧道施工最常见的是新奥法。它是一种理论，而不是一种施工方法。近年来，通过理论，而不是一种施工方法。近年来，通过对新奥法理论的不断理解和实践，在软弱地对新奥法理论的不断理解和实践，在软弱地质隧道施工中顺利地解决了施工中碰到的一质隧道施工中顺利地解决了施工中碰到的一些技术难题，其关键在于能否对新奥法理论些技术难题，其关键在于能否对新奥法理论的科学、灵活、客观的应用。的科学、灵活、客观的应用。，2新奥法理论的核心新奥法理论的核心,三大支柱三大支柱新奥法的核心是新奥法的核心是:如何利用与发挥甚至提高围岩的自承能力。如何利用与发挥甚至提高围岩的自承能力。喷锚支护、控制（光面）爆破与监控量测是喷锚支护、控制（光面）爆破与监控量测是 新奥法三新奥法三大支柱。大支柱。新奥法就是应用岩体力学的理论新奥法就是应用岩体力学的理论,以维护和利用围岩的以维护和利用围岩的自承能力自承能力,通过采用及时的通过采用及时的“锚、喷支护锚、喷支护”或更进一步或更进一步的的“喷、锚预支护喷、锚预支护”等联合支护手段有效抑制围岩的松等联合支护手段有效抑制围岩的松弛变形弛变形,并通过监控量测手段及信息处理并通过监控量测手段及信息处理,调整支护参数调整支护参数,从而使围岩成为支护体系的重要组成部分的一种施工原从而使围岩成为支护体系的重要组成部分的一种施工原理。理。3新奥法核心要素新奥法核心要素 1充分地调动和发挥隧道围岩的自承与自稳能力充分地调动和发挥隧道围岩的自承与自稳能力;2大断面预裂爆破和光面爆破大断面预裂爆破和光面爆破,减少对围岩的扰动减少对围岩的扰动;3开挖后及时锚喷开挖后及时锚喷(网网)支护封闭围岩支护封闭围岩,控智、约束控智、约束围岩变形。围岩变形。4待围岩基本稳定后待围岩基本稳定后,施作二次模筑砼衬砌施作二次模筑砼衬砌;5施工中不断监测围岩动态施工中不断监测围岩动态,按信息反馈按信息反馈,调整设调整设计、施工参数。计、施工参数。4新奥法理论的实质是对围岩，支护相互作用机理新奥法理论的实质是对围岩，支护相互作用机理以及支护方法的一种假设和发展，它推翻了以往以及支护方法的一种假设和发展，它推翻了以往认为围岩只是单纯外荷的假定，而将围岩的自承认为围岩只是单纯外荷的假定，而将围岩的自承能力提高到重要地位，也即将围岩和支护作为一能力提高到重要地位，也即将围岩和支护作为一个既相互作用又共同工作的联合体。个既相互作用又共同工作的联合体。作为这一概念的支撑条件，喷锚支护、控制爆破作为这一概念的支撑条件，喷锚支护、控制爆破和监控量测三项技术均放在其基本要点之中。和监控量测三项技术均放在其基本要点之中。5 在新奥法的应用中，从设计角度考虑，通常将护在新奥法的应用中，从设计角度考虑，通常将护分成两部分，分成两部分，1.一次支护和围岩密贴，其力学作用是发挥围岩一次支护和围岩密贴，其力学作用是发挥围岩自承能力，从而达到抑制围岩大变形的目的，自承能力，从而达到抑制围岩大变形的目的，在此阶段，允许围岩有一定数量的变形；在此阶段，允许围岩有一定数量的变形；2.二次支护作为结构的补强或安全储备，是在变二次支护作为结构的补强或安全储备，是在变形基本稳定形基本稳定 后施作。这种支护概念的前提是：后施作。这种支护概念的前提是：围岩本身具有一定的自稳，在与之匹配的喷锚围岩本身具有一定的自稳，在与之匹配的喷锚支护帮助下，其变形由初始较大逐渐减少，以支护帮助下，其变形由初始较大逐渐减少，以至最后为零。至最后为零。6新奥法理论在软弱地质中的应用新奥法理论在软弱地质中的应用1洞身开挖洞身开挖要围绕新奥法理论的核心，努力从要围绕新奥法理论的核心，努力从调动和提高调动和提高围岩的自承能力出发，采取合理的洞身开挖方围岩的自承能力出发，采取合理的洞身开挖方法。法。在软质隧道施工中，选择合适的开挖方法十分在软质隧道施工中，选择合适的开挖方法十分重要。重要。对有一定强度且有较长自稳时间的围岩，要求对有一定强度且有较长自稳时间的围岩，要求尽可能一次爆破成型以减少振动次数，但对于尽可能一次爆破成型以减少振动次数，但对于较大断面的软质围岩，这个观点不一定适用。较大断面的软质围岩，这个观点不一定适用。7因为在破碎软弱岩体中爆破后的支护封闭是不允因为在破碎软弱岩体中爆破后的支护封闭是不允许拖延的，用一次成型法，围岩自稳时间无法满许拖延的，用一次成型法，围岩自稳时间无法满足一次支护时间的要求，这样做反而会造成塌方。足一次支护时间的要求，这样做反而会造成塌方。因此，要分层开挖，且自上而下地进行。让最不因此，要分层开挖，且自上而下地进行。让最不安全的拱部迅速得到支护，然后层层开挖，层层安全的拱部迅速得到支护，然后层层开挖，层层支护。支护。8同时也不宜在劣质岩层中进行左、中、右程序同时也不宜在劣质岩层中进行左、中、右程序的分块开挖。的分块开挖。分块的每一小块，跨度虽小，相对稳定，但当分块的每一小块，跨度虽小，相对稳定，但当扩大到相邻块开挖时，则先开挖块的支护结构扩大到相邻块开挖时，则先开挖块的支护结构必遭破坏。必遭破坏。很适宜的方法是使用正台阶开挖中间留核心土很适宜的方法是使用正台阶开挖中间留核心土的方法（三台阶），因为中间留核心土对开挖的方法（三台阶），因为中间留核心土对开挖后围岩的稳定是有利的。后围岩的稳定是有利的。开挖时进尺要小，一般不宜超过开挖时进尺要小，一般不宜超过1米，并及时米，并及时施作初期支护封闭成环。施作初期支护封闭成环。条件稍好的条件稍好的2。3类围岩也可采用上下断面台阶类围岩也可采用上下断面台阶法开挖。法开挖。9施工原则施工原则围岩较好时“锚、喷支护”。短进尺、强短进尺、强支护、快封闭、早成环，勤量测。支护、快封闭、早成环，勤量测。围岩不好时更进一步的“喷、锚预支护”先超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、早先超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、早成环，勤量测。成环，勤量测。102支护方法采用新奥法施工的支护方法要紧紧围绕如何利用与发挥，以及提高围岩的自承能力这一主题，选用合理的支护方法，精心操作，强支护、快封闭，确保工程施工质量。特别是福建这个地方，雨季，台风季节较多，初支没有及时跟进是相当危险的。1121;初喷砼,封闭.对开挖面实施喷射砼是稳定围岩的首选措施。喷砼层能与围岩密贴和粘结，并给围岩表面以抗力和剪力，从而使围岩处于三向受力的有利状态，防止围岩强度恶化，阻止不稳定块体的塌滑。喷层属柔性，能在使围岩不出现有害变形的前提下，进入一定程度的塑性，从而使围岩卸载。12 同时，喷层的柔性也能使喷层中的弯曲应力减小，有利于砼承载力的发挥。喷射砼可射入围岩张开的裂隙，填充表面凹穴，使裂隙分割的岩块层面粘结在一起，保持岩块间的咬合、镶嵌作用，提高其间的粘结力、摩阻力，有利于防止围岩松动，并避免或缓和围岩应力集中现象。13 此外，喷层直接粘贴岩面，可形成防风化和止水的防护层，并阻止节理裂隙中充填物流失。因此，用喷射砼或网喷砼对暴露的坚硬岩面要及时进行封闭，决不让细小颗粒及小岩块掉落，这样就会有利于保证围岩的整体稳定。通过喷层把外力传给锚杆、网格等，还可使支护结构受力均匀。14 在喷砼时，特别强调的是要及时紧跟，如果延迟了对已开挖洞身的喷砼支护，所造成的后果是很严重的。因为，对于单体强度高的围岩来说，变形是通过节理面的压缩与软弱夹层的挤压变形来实施的。仅仅是节理面的压缩变形，无碍于围岩的整体稳定，但问题是在挤压变形过程中若带走了细小的坚硬岩粒，会使围岩的局部变形失稳发展到整体失稳。15同时要做好排水工作，防止地下水冲走岩缝中的细岩粒，而使岩体松动，引起塌方。1622锚杆及注浆锚杆及注浆质量对破碎软弱岩体是头等重要的。不论哪一类围岩，全固结砂浆锚杆是最好的选择，若再施加以垫板或预应力，对约束围岩进一步松动作用更大，如反循环中空注浆锚杆等。17但是由于岩石条件差，如因破碎而使锚杆孔难以成形或堵塞，或注浆机具不配套等原因，有可能使全固结砂浆锚杆的质量得不到保证，从而导致围岩稳定的破坏。18为此，根据实际地质情况，必要时可采用管式注浆锚杆，在管壁上钻出梅花型分布小孔，伸入岩石后再进行注浆，真正使管壁与岩石全固结，甚至使浆液在压力作用下渗透到破碎岩石中，这样虽然钢管与岩石间的握裹力不及螺纹钢，但通过浆液的渗透，围岩的整体强度提高了。19在锚杆施工中注浆质量是关键。目前砂浆锚杆的砂浆灌注质量多以锚杆的拉拔力来检验，但在一般情况下，许多拉拔力合格的锚杆，其灌注质量并不好，这也是现行标准需要完善之处。20隧道支护方法根据作用机理的不同可分为两类，即锚喷支护和钢支撑。锚喷支护是依赖“主动加固”来保持围岩稳定，而钢支撑则是依靠“被动支撑”来维护围岩稳定。21常用的钢支撑型式1。钢格栅、它是目前本地隧道工程中用量最大的钢支撑，其由钢筋焊接而成，节间加工法兰，选用螺栓固定连接之后焊接。2。型钢支撑 工字钢焊接而成,节间加工法兰，选用螺栓固定连接之后焊接。22质量，效益和开挖，支护的关系质量，效益和开挖，支护的关系1向开挖要效益开挖效果好，可以减少塌方,.减少欠挖,减少超挖,减少喷射混泥土的使用量，节约循环时间。开挖的质量决定效益的好。开挖的质量决定效益的好坏。坏。2向支护要质量支护好了，安全,质量得到保障，减少不不要的停工,返工。为下个工序的开展创造条件。231.塌方体处理塌方体处理新奥法是一种概念，并不是单纯的喷锚支护，其核心是如何调动和提高围岩的自承能力，通过初期支护结构达到围岩稳定的的。在处理隧道塌方时，同样可以引入新奥法概念，使塌方的处理达到十分完美的境地。241块状塌方体处理块状塌方体处理一类是在块状结构岩体中产生的塌方，它主要由不利结构面与软弱夹层所至。这类塌方在施工中较为常见，。这类塌方体高度不大，很少超过一倍洞径，其塌方体形状大多呈尖顶金字塔形，可以肯定在未扰动部分的岩体，仍然存在着围岩的自承能力。25尽管其应力分布状况极差，局部应力集中，拉应力极不均匀分布，但在一定的自稳时间内的自承能力可使围岩达到暂时稳定。我们可以利用这一时机调动与发挥这种状态下的自承能力来处理塌方。首先在塌方后的暂时稳定时期立即喷射砼，虽仍会产生掉块，但喷到一定时候，掉块会停止，初喷成功，这就很大程度地延长了塌方空腔周边围岩的自稳时间，赢得了进一步加强支护作业的时间。26处理前期，切忌出渣，因为松渣的存在，能抑制塌方的继续发展与扩大。这时应登渣作业即挂网喷射砼，安装锚杆。这种支护必须强化，如加钢筋肋，必要时再加格构梁。并应根据变形观测资料随时调整间距。松散塌方体以上部分处理完毕后，再一层层下降进行锚喷处理，一直降到开挖底板。27松散塌方体处理松散塌方体处理另一类是在松散破碎地层中产生的塌方，它的规模大，高度有数倍洞径，甚至通天冒顶，其塌落拱顶形状大都呈抛物线形，隧道边帮岩石遭破坏。此类塌方处理同样要引进新奥法概念，即设法提高松散塌落的整体强度，提高其自承能力。处理的办法是超前管棚或超前管式注浆锚杆，并给以预注浆。28然后朝前挖掘，每前进一步用钢格栅支撑一榀再安装环向管式可注浆锚杆，挂网喷射砼，让钢格栅喷在砼里面。这些工作完成后，最后进行环向注浆，使在可注式锚杆所伸入的范围内通过注浆，组成一固结注浆圈。这固结注浆圈与钢格栅及喷砼层可组成一个强大的支承拱，以承受洞顶上方的塌方体压力。29 结 语新奥法的应用改变了过去传统的隧道施工工艺。新奥法是一种概念，并不是单纯的喷锚支护施工技术。新奥法的核心是如何调动和提高围岩的自承能力，并通过初期支护结构达到稳定围岩的目的。30在具体施工应用中，切忌生搬硬套新奥法 中的某些施工技术和措施，而要理解新奥法理论的真谛，针对工程实际采取积极有效的技术措施，使新奥法技术的应用达到完美的境地。31