隧道新奥法开挖方法及工序图文详解

新奥法的概念：用薄层支护手段保持围岩强度、控制围岩变形，以发挥围岩自承载能力，并通过施工监控量测指导隧道的设计与施工。

（一）横断面开挖方法

　　1全断面开挖法

　　2台阶法

　　包括：(1)长台阶法；(2)短台阶法；(3)超短台阶法

　　3分部开挖法

　　(1)环形开挖留核心土法(台阶分部开挖法)

　　(2)单侧壁导坑法

　　(3)双侧壁导坑法(眼镜法)

　　(4)中洞法

　　(5)中隔壁法－CD法

　　(6)交叉中隔壁法－CRD法

（二）全断面开挖方法

　　1.概念——全断面开挖法是按设计开挖断面一次爆破成型

　　表示方法：横断面工序图、纵断面工序展开图 

　　习惯标注方法：① 阿拉伯字1、2、3...表示挖掘;

　　                        ② 罗马字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ...表示支护；

　　2.施工顺序

　　（1）钻孔台车钻眼、装药、联接导火线；

　　（2）台车退出、引爆炸药，开挖出整个隧道断面；

　　（3）排除危石（俗称“找顶”）；

　　（4）喷射拱圈混凝土，必要时安设拱部锚杆；

　　（5）装碴机将石碴装入运输车辆，运出洞外；

　　（6）喷射边墙混凝土，必要时安设边墙锚杆；

　　（7）根据需要可喷射第2层混凝土和隧道底部混凝土；

　　（8）量测、判断围岩和初期支护的变形，为支护参数修改提供依据；

　　（9）开始下一轮循环。

　　3.适应条件：

　　1）Ⅲ～Ⅰ级围岩；

　　2）大型施工机具（钻孔台车：四臂、二臂等）；

　　3）经济性考虑：开挖距离越长越经济。

　　4.施工特点：

　　1）工序少、干扰少，便于施工组织管理；

　　2）开挖面大，便于机械化作业，爆破效果好（深眼爆破），进度快；

　　3）开挖一次成形，减少了爆破次数，对围岩扰动少；

　　4）地质适用范围较窄，要求地质条件较好，否则当地质条件变化时改变施工方法不易。

　　5.机械化施工的三条主要作业线：

（三）台阶开挖方法

　　1.特点：

　　1）将断面分成上半断面和下半断面两部分-分别开挖；

　　2）目前适用性最广的施工方法；

　　3）随台阶长度的调整，几乎可用于所有地层－是主导方法。

　　2.选择条件

　　1）初期支护形成闭合环的时间要求：围岩越差，闭合时间要求越短，则台阶必须缩短；

　　2）施工机械效率：效率高，则可以缩短支护闭合时间，台阶可延长；

　　这2个条件反映一个原则：即希望初期支护尽快闭合

　　软弱围岩以第1条件为主

　　围岩较好时以第2条为主

　　为什么？

　　答：发挥机械效率，保证施工经济性

　　3.长台阶法

　　台阶长度：L≥5B，B为洞室的宽度。甚至可以上台阶先贯通，即为“半断面法”。

　　特点：进度快，仅次于全断面法。

　　适用于：Ⅲ～Ⅰ级围岩。

　　作业顺序：

(1)开挖上半断面：钻眼－装药－爆破－锚喷－推石碴到下半断面；

(2)开挖下半断面：将推下的石碴运出－钻眼－爆破－出碴－边墙锚喷；

(3)整个断面完成。

　　4.短台阶法

　　台阶缩短：（1～1.5）B≤L＜5B,

　　特点：①支护闭合时间加快，围岩稳定性增加；②台阶缩短加大了对下台阶施工的干扰。适用于：Ⅴ、Ⅳ级围岩。

　　问题：台阶缩短对施工进度有何不利？

　　答：上台阶存碴面积减小，往下台阶推碴次数增多。

　　解决办法：增加平行作业的时间，有利于加快进度

　　①皮带运输机

　　②过渡坡道

　　Ⅰ、钢结构跳板(仰拱先做)

　　Ⅱ、石碴坡道(仰拱后做)～见图

　　5.超短台阶法

　　上台阶长度仅为3～5m。

　　特点：更有利于控制围岩变形，但上下台阶相隔太近，施工干扰大。

　　适用于：软弱破碎围岩(Ⅴ、Ⅵ级围岩)

　　短台阶施工注意：

　　①下半断面开挖应在上半断面初期支护基本稳定后才能进行；

　　②开挖后要及时喷砼，暴露时间愈长愈不安全；

　　③量测要及时，当位移速度加快时，应立即采取措施。

　　问题：能否下台阶先进？

　　答：反台阶法：速度快、不安全、淘汰

（四）分部开挖方法

　　(1)环形开挖留核心土法(台阶分部开挖法)

　　(2)单侧壁导坑法

　　(3)双侧壁导坑法(眼镜法)

　　(4)中洞法

　　(5)中隔壁法－CD法

　　(6)交叉中隔壁法－CRD法

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　　1.环形开挖留核心土法

　　特点：

　　①留核心土支顶工作面，稳定性优于超短台阶法

　　②进度慢、分块多、不利通风

　　适用于：土质或易坍塌的软弱围岩；小型施工机具

　　2.单侧壁导坑法

　　特点：

　　①洞室开挖跨度减小，有利于围岩稳定；

　　②导坑要闭合，增加了材料用量；

　　③进度慢。

　　适用：断面跨度大，对地表沉陷有控制要求的软弱底层

　　3.双侧壁导坑法

　　特点：

　　①双导坑，使洞室最大开挖跨度更小，稳定性增加；

　　②耗材增加；

　　③进度慢。

　　适用：对地表沉陷要求更高，或跨度更大的隧道

　　问题：

　　1）双侧导坑的开挖是对开还是错开？为什么？

　　答：应错开挖，间距7～10m。

　　避免在同一断面上同时开挖的总跨度过大。

　　2）导坑尺寸如何确定？

　　答：应满足施工要求，但宽度不宜超过断面最大跨度的1/3。

　　4.中洞法

　　特点：先开挖中间岩土体，施作中墙混凝土，后开挖两侧

　　适用于：双连拱隧道

　　施工要求：

　　1）中洞法开挖高度应大于中墙高度1m，开挖宽度应大于5m；

　　2）中洞开挖长度取决于隧道长度、宽度及地质条件，一般为50～80m；

　　3）中洞开挖后应及时施作初期支护，在分段浇筑中墙混凝土；

　　4）中墙混凝土达到设计强度后拆模，并进行临时横向支撑。

　　5.中隔壁法—CD法－Center Diaphragm

　　特点：

　　1）沿一侧自上而下分2部或3部进行，

　　2）每开挖一部及时施作锚喷支护、安设钢架、施作中隔壁，

　　3）底部设临时仰拱，

　　4）中隔壁墙依次分部连接，

　　5）开挖中隔壁墙的另一侧，步骤同上。

　　适用于：Ⅴ~Ⅵ级围岩的浅埋双线隧道。

　　施工要求：各部开挖时，周边轮廓尽量圆顺，减小应力集中；各部底部高程应与钢架接头一致；每部开挖高度约为3.5m；后一侧开挖应全断面及时封闭；左右两侧纵向间距一般为30-50m；中隔壁应为弧形或圆弧形。

　　6.交叉中隔壁法—CRD法 Center Cross Diaphragm

　　特点：沿一侧自上而下分2部或3部进行；每开挖一部及时施作锚喷支护、安设钢架、施作中隔壁；底部设临时仰拱；完成1～2部后即开始另一侧1～2部的开挖及临时支护；形成左右两侧开挖及支护相互交叉的情形。

　　适用于：Ⅴ~Ⅵ级围岩的浅埋双线隧道

　　CD与CRD之比较: