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1、 9.1 新奥法的基本概念 9.2 隧道施工过程的力学解析与分析 9.3 新奥法的施工技术 9.4 新奥法的监控量测 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.1.1 新奥法的由来与产生的历史背景 新奥法的全称是新奥地利隧道工程方法， 即New Austrian Tunneling Method，缩写为 NATM。 9.1 新奥法的基本概念 第第9 9章章 新奥法新奥法 1. 新奥法的由来 9.1 新奥法的基本概念 9.1.1 新奥法的由来与产生的历史背景 2. 产生的背景 u 1. 锚杆支护在20世纪初出现 u 2. 喷射混凝土机在1940年代末研制成功 u 3. 岩石力学的理论发展为新奥法提供了科
2、学 依据 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.1 新奥法的基本概念 9.1.2 新奥法的基本概念 1. 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。 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.1 新奥法的基本概念 9.1.2 新奥法的基本概念 2. 新奥法的三大要素 u 控制爆破 u 喷锚支护 u 监控量测 3. 三项作业 u 开挖 u 初次支护 u 二次支护 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.1 新奥法的基本概念 9.1.3 新奥法原理的要点 u 1. 承载体系：支护结构+围岩 u 2. 少扰动围岩 u 3. 即允许又限
3、制围岩的变形 u 4. 复合式衬砌（初期支护和二次衬砌 ） u 5. 初期支护应尽量做成柔性的 u 6. 要尽可能使结构做得园顺 u 7. 进行有效的监控量测 u 8. 通过“排堵措施”解决衬砌渗水 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.1 新奥法的基本概念 9.2 隧道施工过程的力学解析与分析 9.3 新奥法的施工技术 9.4 新奥法的监控量测 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.2 隧道施工过程中的力学解析与分析 9.2.1 洞室开挖后的应力状态 1. 三种应力状态 u 初始应力状态（原岩） u 二次应力状态（开挖后） u 三次应力状态（支护后） 2. 基本假定 u 视围岩为均质的、各向同性的连
4、续介质 u 只考虑自重应力场 u 隧道形状以规则的圆形为主 u 无限体中的孔洞问题 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.2 隧道施工过程中的力学解析与分析 9.2.1 洞室开挖后的应力状态 3. 隧道开挖后的应力状态 u 弹性应力状态: 围岩强度高、稳定性好。 u 弹塑性应力状态:围岩屈服，塑性区有一定的承载力 。 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.2 隧道施工过程中的力学解析与分析 9.2.2 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）软岩：二次强度极限 2. 围岩变形判据 uu 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.2 隧道施工过程中的力学解析
5、与分析 9.2.3 围岩特征曲线与支护特征曲 1. 围岩特征曲线 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.2 隧道施工过程中的力学解析与分析 9.2.3 围岩特征曲线与支护特征曲 2. 支护特征曲 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.2 隧道施工过程中的力学解析与分析 9.2.3 围岩特征曲线与支护特征曲 3. 围岩与支护结构平衡状态的建立 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.1 新奥法的基本概念 9.2 隧道施工过程的力学解析与分析 9.3 新奥法的施工技术 9.4 新奥法的监控量测 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3 新奥法的施工技术 9.3.1 施工程序 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3 新
6、奥法的施工技术 9.3.2 施工基本原则 新奥法施工的基本原则可扼要地概况为： “少扰动、早支护、勤量测、紧封闭” 9.3.3 喷射混凝土 1. 喷射混凝土的特点 u 充填裂隙加固围岩 u 封闭围岩壁面防止风化 u 喷射混凝土与围岩组成共同承载体系 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3 新奥法的施工技术 9.3.3 喷射混凝土 2. 喷射混凝土的优缺点 优点： u 柔性支护 u 支护及时 u 不用模板、拱架 u 施工工艺简单 缺点：回弹量大、止水性弱 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3 新奥法的施工技术 9.3.3 喷射混凝土 3. 喷射混凝土的喷射方式 1）干喷： 干喷是将砂、石、水泥按一
7、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。 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3 新奥法的施工技术 9.3.3 喷射混凝土 3. 喷射混凝土的喷射方式 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3 新奥法的施工技术 9.3.3 喷射混凝土 3. 喷射混凝土的喷射方式 2）： 是将砂、石料预加水，使其浸润成 潮湿状，再加水泥拌均匀，从而降低上料合 喷射时的粉尘，其工艺流程同干喷。 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3 新奥法的施工技术 9.3.3 喷射混凝土 3. 喷射混凝土的喷射方式 3）湿喷： 第第9 9章章 新奥法新奥法
8、9.3 新奥法的施工技术 9.3.3 喷射混凝土 4. 喷射混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。优 先采用325号以上的普通硅酸盐水泥。 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3 新奥法的施工技术 9.3.3 喷射混凝土 4. 喷射混凝土的材料及其组成 1）喷射混凝土的材料 （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。 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3 新奥法的施
9、工技术 9.3.3 喷射混凝土 4. 喷射混凝土的材料及其组成 2）喷射混凝土的配合比和水灰比 质量比 水泥：中砂或中粗砂：石子 u 隧道边墙采用1:(22.5):(22.5) u 隧道拱部采用1:2:(1.52.0) 水灰比 一般为0.40.5 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3 新奥法的施工技术 9.3.3 喷射混凝土 5. 喷射混凝土的机械(具)设备 喷射作业的机械(具)设备主要包括：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。 第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3 新奥法的施工技术 9.3.3 喷射混凝土 5. 喷射混凝土的机械(具)设备 第第9
10、9章章 新奥法新奥法 1）混凝土喷射机 （1）双罐式混凝土喷射机 （2）转体式混凝土喷射机 9.3.3 喷射混凝土 5. 喷射混凝土的机械(具)设备 1）混凝土喷射机 （3）转体式混凝土喷射机 (4) 转盘式混凝土喷射机 9.3 新奥法的施工技术第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3.3 喷射混凝土 5. 喷射混凝土的机械(具)设备 2）搅拌机 由于采用干式喷射机，喷射时混合料是干料，拌合时 易产生粉尘。因此，应采用涡轮浆强制式混凝土搅拌机， 最常用的是J4-375型(原JW375型)搅拌机。 3）压缩空气机(俗称空压机) 为了防止压缩空气中的油水混入喷射混凝土中，在高 压风进入混凝土喷射机前必
11、须先通过油水分离器，把油水 过滤排掉，避免喷射混凝土产生结块、堵管等现象。 9.3 新奥法的施工技术第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3.3 喷射混凝土 5. 喷射混凝土的机械(具)设备 4）机械手 9.3 新奥法的施工技术第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3.3 喷射混凝土 5. 喷射混凝土的机械(具)设备 5）混凝土喷射三联机 9.3 新奥法的施工技术第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3.4 喷射混凝土的施工工艺 1. 喷射混凝土的施工准备 u 材料、机械(具)的准备 u 施喷场地准备 2. 施喷作业（指干式喷射） 1）风、水压 风压：风源风压应稳定在0.40.65MPa。 水压：规定喷射
12、作业区的系统水压应大于0.4MPa。 9.3 新奥法的施工技术第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3.4 喷射混凝土的施工工艺 2. 施喷作业（指干式喷射） 2）喷嘴与受喷岩面之间的距离和角度 距离：喷嘴与受喷岩面之间的距离以0.81.2m为宜 角度：垂直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、回弹损失等因素确定。 间隔时间：当采用红星一型速凝剂时可在510min以 后进行下一次喷射。 9.3 新奥法的施工技术第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3.4 喷射混凝土的施工工艺 3. 堵管问题的处理 原因： u 粗集料过大(粒径大于25cm以上
13、) u 水泥硬块或其它杂物 u 混合料(主要是砂)湿度过大(大于 6%) u 风压偏低 u 另外若司机操作不对 u 混合料未吹完就停风 u 误开放气阀而停风 9.3 新奥法的施工技术第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3.4 喷射混凝土的施工工艺 3. 堵管问题的处理 处理： u 喷射机司机应立即关闭马达，随后关闭风源。 u 喷射手将软管拉直，然后用手锤敲击以寻找堵管处。 u 找到堵管部位后，可将风压升到0.30.4Mpa(不超过 0.5Mpa)，并用锤击堵管部位，使其畅通。 9.3 新奥法的施工技术第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3.4 喷射混凝土的施工工艺 4. 喷射混凝土的养护 铁路隧道
14、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14昼夜。 9.3 新奥法的施工技术第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3.4 喷射混凝土的施工工艺 5. 水泥裹砂法喷射混凝土工艺 国内目前多使用SEC法喷射混凝土施工技术。 优点： u 粘结性能良好 u 回弹量少(低于15) u 粉尘浓度低(小于10mg/m3) u 强度高且稳定 u 一次喷射厚度大(可达1040cm) u 有涌水时也容易喷敷 9.3 新奥法的施工技术第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3.4 喷射混凝土的施工工艺 5. 水泥裹砂法喷射混凝土工艺 SEC法喷射
15、混凝土施工的工艺流程 9.3 新奥法的施工技术第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3.4 喷射混凝土的施工工艺 6. 钢纤维喷射混凝土工艺 7. 喷射混凝土的质量检查 u原材料进库检查与验收 u喷射混凝土强度检查 u喷层与围岩粘结情况的检查 u喷层厚度的检查 9.3 新奥法的施工技术第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3.5 锚杆 1. 锚杆的支护效应 （1）悬吊效应 （2）组合梁效应 9.3 新奥法的施工技术第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3.5 锚杆 1. 锚杆的支护效应 （3）加固效应 9.3 新奥法的施工技术第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3.5 锚杆 2. 锚杆的种类 1）机械式锚固锚杆 9.3 新奥法的施工技术第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3.5 锚杆 2. 锚杆的种类 2）粘结式锚固锚杆 9.3 新奥法的施工技术第第9 9章章 新奥法新奥法 9.3.5 锚杆 2. 锚杆的种类 3）摩擦式锚固锚杆 当隧道通过软弱围岩等地段时，机械式锚杆锚固 容易失效，粘结式砂浆锚杆施工不便，而采用摩擦式 锚杆则可以收到良好的支护效果。 9.3 新奥法的施工技术第第
