1、北京交通大学毕业设计毕 业 设 计 （ 论 文 ）新奥法在黄山区省道 322龙门岭隧道施工应用District, new Austrian tunneling method in Longmen tunnel in highway 322学习中心（函授站）： 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 北京交通大学远程与继续教育学院2018 年 12 月I新奥法在黄山区省道 322龙门岭隧道施工应用摘要我国经济的高速发展，使得人们对交通基础建设的标准也越来越来高，在道路的修建中也越来越来重视行车的舒适性和安全性，同时也要求提高其抵抗灾害的能力。因此，为了顺应地形减少对环境的破坏满足线形要求，保证
2、行车的安全经济，黄山区省道 322 龙门岭隧道根据安徽省黄山地区的水文地质条件，选定新奥法隧道施工方法。在施工中，主要进行了隧道的开挖、支护、防排水及二衬施工。首先是新奥法施工方法简介，然后选定合理的隧道开挖方案；防排水方面，是在满足隧道适用性以及衬砌结构、路面、设备耐久性条件下，选择合适的防排水材料和设施以及设计防排水系统；施工中主要安排了监控量测、超前预报等，并介绍了具体施工方法及其详细的施作过程。关键词：新奥法;龙门岭; 隧道;施工；应用IIHighway 322 and the construction of Longmen tunnel lining support programm
3、emake a summaryChinas rapid economic development of the transport infrastructure and high standard of, road construction and to pay attention to driving comfort and safety, while also improving its ability to resist disaster. Therefore, in order to adapt to the terrain to reduce damage to the enviro
4、nment to meet the alignment requirement, ensuring traffic safety and economy, the district Highway 322 Longmen tunnel according to hydrogeological conditions in the area of Huangshan city, Anhui Province, selected new Austrian tunneling method.In construction, mainly for tunnel excavation and suppor
5、t, drainage and secondary lining construction. First is new Austrian method construction method introduction, then selected reasonable of tunnel excavation programme; anti-drainage aspects, is in meet tunnel applicability and lining masonry structure, and road, and equipment durability conditions Xi
6、a, select right of anti-drainage material and facilities and design anti-drainage system; construction in the main arrangements has monitoring volume measuring, and ahead forecast, and introduced has specific construction method and detailed of Shi for process.Key words: new Austrian tunneling metho
7、d; Dragon Ridge; Tunnel construction北京交通大学毕业设计目录摘要 .IImake a summary .III1 概述 .11.1我国山岭隧道的发展状况 .11.2近年来隧道修建状况 .12 新奥法在公路隧道中的应用 .32. 1新奥法理论发展 .32. 2新奥法施工特点 .32. 3新奥法理论要点及施工要点 .42. 4新奥法的主要支护手段与施工顺序 .52. 5新奥法适用范围 .63 黄山区省道 322龙门岭隧道工程概况 .83.1 地质情况 .83.2地理位置 .83.3地下水类型及地貌特征 .93.3.1补、泾、排条件及动态特征 .93.3.2地形地
8、貌 .93.3.3地震 .94 龙门岭隧道开挖方法及掘进方式 .104.1开挖方法 .104.2掘进方式 .115 龙门岭隧道隧道防、排水设计及隧道附属设施施工 .135.1防水原则 .135.1.1防排水标准 .135.1.2防水措施 .135.2隧道洞内排水 .145.2.1围岩疏导排水 .145.2.2路侧边沟排水 .145.2.3侧向排水沟 .155.3洞口与明洞防排水 .155.3.1洞口防排水 .155.3.2明洞防排水 .155.4二次衬砌施工方案 .165.4.1衬砌施工工艺 .165.4.2衬砌施工方法 .175.4.3拱顶衬砌混凝土施工 .175.4.4衬砌背后压浆 .17
9、5.4.5质量保证措施 .185.4.6安全保证措施 .195.5内检修道、设备洞室 .195.6洞内路面 .205.7其它系统 .20i6 结论 .217 参考文献 .228 致谢 .2301 概述1.1我国山岭隧道的发展状况隧道修建技术是涵盖多种专业、交叉性很强的综合技术。隧道施工方法的选择主要依据工程地质和水文地质条件，并结合隧道断面尺寸、长度、衬砌类型、隧道的使用功能和施工技术水平等因素综合考虑研究确定。我国隧道修建技术的发展，大体上可划分为三个时期：第一阶段基本是人力开挖、利用锤、钎、镐等作为工具，手工操作、技术落后的时期。第二阶段隧道施工转入中、小型机械施工，隧道设计、施工技术有较
10、大发展，通过实践和实验研究，改进、提高了勘测设计手段和施工组织方法，推广采用机械设备，研究试用光面爆破，对整治岩溶、岩爆、坍塌、涌水和瓦斯突出等也逐步积累经验。第三阶段世界范围内隧道技术高速发展，向高速化、自动化、智能化方向发展，战胜困难、不良地质的能力和技术不断提高，隧道修建速度不断提高。1.2近年来隧道修建状况建国后，上 20 世纪 50 年代，我国仅有公路隧道 30 多座，总长 2.5 公里。60 至 70 年代，我国在干线公路开始修建一些百米以上的隧道，但标准很低。80 年代后期，我国才真正开始兴建高速公路和高速公路隧道。90 年代开通的成渝高速公路的中梁山隧道、缙云山隧道，把我国公路
11、隧道单洞长度提高到 3 000 m 以上，并在处理通风、塌方、瓦斯、地下水和营运管理与交通监控技术等方面取得了突破性进展，为我国今后修建山岭长大公路隧道积累了一些宝贵经验；90 代末，通车的四川省川藏公路上二郎山隧道（长 4160m）、四川广安地区华蓥山公路隧道（长 4634km）、云南楚大高速公路的九顶山隧道（长3204m）开创了我国山岭长大隧道的建设史；广州珠江沙面水下公路隧道建成通车和上海穿越黄浦江江底隧道(长度超过 3000 m)标志着我国水下沉埋隧道修建技术达到了新的水平；重庆铁山坪路隧道双线（全长 5 424 m ）、北京至八达岭高速公路的谭峪沟隧道、重庆市川黔公路的真武山隧道；辽
12、宁沈大高速公路韩家岭隧道（亚洲最宽的四车道公路隧道）等，应当说，目前我国公路隧道的施工技术水平已接近国际先进水平，部分已达到国际领先水平。我国是个多山国家，75左右国土都是山地或重丘，且江河纵横，海域宽阔。近十年来，公路网交通逐渐向崇山峻岭穿越，向离岸深水延伸，山岭公路隧道以年均 350 公里的速度增长，28 座水下公路隧道也已建成通车；同时，在1城市建设中，以节约土地和保护环境为宗旨，城市道路隧道方兴未艾，地下互通立交也应运而生。总体上，公路隧道的建设已进入快速发展时期，其建设成就表现为基础理论日趋成熟，研究手段日益全面，勘测设计技术日益先进，建设规模日益宏大，结构型式日趋丰富，施工技术迈进
13、机械化，材料日益先进，装备渐趋完备等。22 新奥法在公路隧道中的应用2. 1新奥法理论发展新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称， 原文是 New Austrian Tunnelling Method 简称 NATM ， 新奥法概念是奥地利学者拉布西维兹 （L. V. RABCEW ICZ） 教授于 50 年代提出的， 它是以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础， 将锚杆和喷射混凝土组合在一起，作为主要支护手段的一种施工方法，经过一些国家的许多实践和理论研究， 于 60 年代取得专利权并正式命名。之后这个方法在西欧、北欧、美国和日本等许多地下工程中获得极为迅速发展， 已成为现代隧道工程新技术标志之一
14、。六十年代 NATM 被介绍到我国， 七十年代末八十年代初得到迅速发展。至今，可以说在所有重点难点的地下工程中都离不开 NATM.新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修筑隧道的一种基本方法。 2. 2新奥法施工特点 1 及时性 新奥法施工采用喷锚支护为主要手段，可以最大限度地紧跟开挖作业面施工，因此可以利用开挖施工面的时空效应，以限制支护前的变形发展，阻止围岩进入松动的状态，在必要的情况下可以进行超前支护，加之喷射混凝土的早强和全面粘结性因而保证了支护的及时性和有效性。 在巷道爆破后立即施工以喷射混凝土支护能有效地制止岩层变形的发展，并控制应力降低区的伸展而减轻支护的承载，增强了岩层的稳定性。 2
15、 封闭性 由于喷锚支护能及时施工，而且是全面密粘的支护，因此能及时有效地防止因水和风化作用造成围岩的破坏和剥落，制止膨胀岩体的潮解和膨胀，保护原有岩体强度。 巷道开挖后，围岩由于爆破作用产生新的裂缝，加上原有地质构造上的裂缝，随时都有可能产生变形或塌落。当喷射混凝土支护以较高的速度射向岩面，很好的充填围岩的裂隙，节理和凹穴，大大提高了围岩的强度。（提高围岩的粘聚力 C 和内摩擦角）。同时喷锚支护起到了封闭围岩的作用，隔绝了水和空气同岩层的接触，使裂隙充填物不致软化、解体而使裂隙张开，导致围岩失去稳定。 3 粘结性 3喷锚支护同围岩能全面粘结，这种粘结作用可以产生三种作用： 联锁作用，即将被裂隙
16、分割的岩块粘结在一起若围岩的某块危岩活石发生滑移坠落，则引起临近岩块的联锁反应，相继丧失稳定，从而造成较大范围的冒顶或片帮。开巷后如能及时进行喷锚支护，喷锚支护的粘结力和抗剪强度是可以抵抗围岩的局部破坏，防止个别威岩活石滑移和坠落，从而保持围岩的稳定性。 复和作用，即围岩与支护构成一个复合体（受力体系）共同支护围岩。喷锚支护可以提高围岩的稳定性和自身的支撑能力，同时与围岩形成了一个共同工作的力学系统，具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用，从根本上改变了支架消极承担的弱点。 增加作用。开巷后及时继进行喷锚支护，一方面将围岩表面的凹凸不平处填平，消除因岩面不平引起的应力集中现象，避免过大的应力集
17、中所造成的围岩破坏；另一方面，使巷道周边围岩由双方向受力状态，提高了围岩的粘结力 C和内摩擦角，也就是提高了围岩的强度。 4 柔性 喷锚支护属于柔性薄性支护，能够和围岩紧粘在一起共同作用，由于喷锚支护具有一定柔性，可以和围岩共同产生变形，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区，并能有效控制允许围岩塑性区有适度的发展，使围岩的自承能力得以充分发挥。另一方面，喷锚支护在与围岩共同变形中受到压缩，对围岩产生越来越大的支护反力，能够抑制围岩产生过大变形，防止围岩发生松动破坏。 2. 3新奥法理论要点及施工要点 1 新奥法与传统施工方法的区别：传统方法认为巷道围岩是一种荷载，应用厚壁混凝土加以支护松动围岩。
18、而新奥法认为围岩是一种承载机构，构筑薄壁、柔性、与围岩紧贴的支护结构（以喷射混凝土、锚杆为主要手段）并使围岩与支护结构共同形成支撑环，来承受压力，并最大限度地保持围岩稳定，而不致松动破坏。 新奥法将围岩视为巷道承载构件的一部分，因此，施工时应尽可能全断面掘进，以减少巷道周边围岩应力的扰动，并采用光面爆破、微差爆破等措施。减少对围岩的震动，以保全其整体性。同时注意巷道表面尽可能平滑，避免局部应力集中。 新奥法将锚杆、喷射混凝土适当进行组合，形成比较薄的衬砌层，即用锚杆和喷射混凝土来支护围岩，使喷射层与围岩紧密结合，形成围岩-支护系统，保持两者的共同变形，故而可以最大限度地利用围岩本身的承载力。
19、42 保护巷道围岩自身的承载能力新奥法施工在巷道开挖后采取了一系列综合性措施：构筑防水层、围岩巷道排水；选择合理的断面形状尺寸；给支护留变形余量；开巷后及时做好支护、封闭围岩等，都是为保护巷道围岩的自身承载能力，使围岩的扰动影响控制在最小范围内，并加固围岩，提高围筵强度。使其与人工支护结构共同承受巷道压力。 3 允许围岩由一定量的变形，以利于发挥围岩的固有强度。同时巷道的支护结构，也应具有预定的可缩量，以缓和巷道压力。 围岩的变形是控制在一定范围内的，必须避免围岩变形过大，从而导致围岩强度的削弱以致引起垮落、失稳。支护结构具有一定的变形量，允许巷道围岩产生一定的变形，以缓和来自巷道的巨大压力，
20、更进一步减轻支护荷载。 4 新奥法施工过程中量测工作的特殊性 由于岩体生成条件与地质作用的复杂性，施工条件的复杂性，以及对工程设计参数的精确要求，得要通过许多量测手段，在施工过程中对围岩动态和支护结构工作状态和支护结构工作状态进行监测。并用监测结果修改初步设计，指导施工.量测的结果可以作为施工现场分析参数和修改设计的依据，因而能够预见事故和险情，以便及时采取措施，防患于未然提到施工的安全程度。 由上所述，新奥法的支护原则是：围岩不仅是载物体，而且是承载结构；围岩承载圈和支护体组成巷道的统一体，是一个力学体系；巷道的开挖和支护都是为保持改善与提高围岩的自身支撑能力服务。2. 4新奥法的主要支护手
21、段与施工顺序新奥法是以喷射混凝土、锚杆支护为主要支护手段，因锚杆喷射混凝土支护能够形成柔性薄层，与围岩紧密粘结的可缩性支护结构，允许围岩有一定的协调变形，而不使支护结构承受过大的压力。 施工顺序可以概括为：开挖一次支护二次支护。 开挖作业的内容依次包括：钻孔、装药、爆破、通风、出渣等。开挖作业与一次支护作业同时交叉进行，为保护围岩的自身支撑能力，第一次支护工作应尽快进行。为了冲分利用围岩的自身支撑能力开挖应采用灌面爆破（控制爆破）或机械开挖，并尽量采用全断面开挖，地质条件较差时可以采用分块多次开挖。一次开挖长度应根据岩质条件和开挖方式确定。岩质条件好时，长度可大一些，岩质条件差时长度可小一些，在同等岩质条件下，分块多次开挖长度可大一些，全断面开挖长度就要小一些。一般在中硬岩中长度约为 2-2.5 米，在膨胀性地层中大约为 0.8-1.0 米。
