新奥法施工监控量测及质量检测技术

1、新奥法施工新奥法施工监控量测及质量检测技术监控量测及质量检测技术提纲v1、隧道工程新奥法施工简介隧道工程新奥法施工简介v2、隧道信息化施工监控量测的目的与意义、隧道信息化施工监控量测的目的与意义v3、隧道信息化施工监控量测的主要内容、隧道信息化施工监控量测的主要内容v4、隧道信息化施工监控量测必测项目、隧道信息化施工监控量测必测项目v5、隧道信息化施工监控量测选测项目简介、隧道信息化施工监控量测选测项目简介v6、隧道施工监控量测需要注意的几个问题、隧道施工监控量测需要注意的几个问题v7、探地雷达隧道质量检测、探地雷达隧道质量检测1、隧道工程新奥法施工简介隧道工程新奥法施工简介v（1）新奥法概念）新奥法概念v（2）新奥法主要特点）新奥法主要特点v（3）新奥法施工程序）新奥法施工程序 新奥法新奥法是新奥地利隧道施工方法的简称，原文是New Austrian Tunneling method，简写为NATM。它是奥地利拉布西维兹奥地利拉布西维兹（L.V.Rabcewicz）教授等在长期从事隧道施工实践中，从岩石力学的观点出发而提出的一种合理的施工方法，是采用喷锚技术、施工测试等并与岩石力学理

2、论构成一个体系而形成的一种新的地下工程施工方法新的地下工程施工方法。v新奥法新奥法的核心是利用围岩的自承作用来支撑隧道，促使围岩本身变为支护结的核心是利用围岩的自承作用来支撑隧道，促使围岩本身变为支护结构的重要组成部分，使围岩与构筑的支护结构共同形成坚固的自承环。构的重要组成部分，使围岩与构筑的支护结构共同形成坚固的自承环。（1 1）新奥法概念新奥法概念（2 2）新奥法主要特点）新奥法主要特点 通过多种量测手段对开挖后隧道围岩进行动态监测动态监测，并以此指导隧道指导隧道支护结构的设计与施工支护结构的设计与施工，其理论是建立在岩体力学特性和岩体变形特性以及莫尔学说的基础上，并考虑到隧道掘进时的空间效应和时间效应对围岩应力与变形的影响。v支护支护-围岩共同作用原理；围岩共同作用原理；v柔性支护观点柔性支护观点/锚喷网综合支护主要支护手段；锚喷网综合支护主要支护手段；v设计、施工、监测一条龙作业方式。设计、施工、监测一条龙作业方式。v优点：较好利用岩体力学特性，充分发挥围岩的自身的承载能力，合理优点：较好利用岩体力学特性，充分发挥围岩的自身的承载能力，合理设计支护结构和施工顺序。设计支护结构

3、和施工顺序。支护结构理论的发展支护结构理论的发展 19201920年以前的年以前的古典压力理论古典压力理论阶段阶段 特点：作用在支护结构上的压力是其上覆岩层的重量特点：作用在支护结构上的压力是其上覆岩层的重量 代表：代表：HaimHaim、RankineRankine和金尼克理论和金尼克理论随着开挖深度的增加，人们发现，古典压力理论不符合实际情况。随着开挖深度的增加，人们发现，古典压力理论不符合实际情况。1920 192019601960年代的年代的松散体理论松散体理论阶段阶段 特点：当埋深较大时，作用在支护结构上的压力，不是上覆岩层的重量，特点：当埋深较大时，作用在支护结构上的压力，不是上覆岩层的重量，而只是而只是围岩坍落拱内的松散岩体围岩坍落拱内的松散岩体的重量。的重量。代表：太沙基代表：太沙基(K.Terzaghi)和普氏理论和普氏理论 60 60年代后发展期来的现代支护结构年代后发展期来的现代支护结构 特点：围岩和支护结构共同组成了承载的支护体系，其中特点：围岩和支护结构共同组成了承载的支护体系，其中围岩是承围岩是承载主体载主体，而支护结构是辅助性的，但也不可缺少。，而支护结构

4、是辅助性的，但也不可缺少。代表：代表：新奥法理论新奥法理论是其典型代表。是其典型代表。现代支护理论与设计要点现代支护理论与设计要点 现代支护理论现代支护理论 一切方法、手段和措施都围绕一切方法、手段和措施都围绕围岩稳定围岩稳定为目的；为目的；支护与围岩视作统一的支护与围岩视作统一的复合体复合体，支护和围岩，支护和围岩共同作用共同作用；在复合体中，围岩是承载主体，在复合体中，围岩是承载主体，最大限度的发挥围岩的自承能力最大限度的发挥围岩的自承能力，同时，同时也要发挥支护结构的承载能力；也要发挥支护结构的承载能力；凭借现场试验和凭借现场试验和监测手段监测手段，划定围岩级别，划定围岩级别，获得力学参数获得力学参数，指导施工；，指导施工；对不同的地质条件，力学特征的围岩，对不同的地质条件，力学特征的围岩，灵活采用不同支护方式灵活采用不同支护方式和相应的和相应的力学计算模型。力学计算模型。基本要求基本要求 支护必须与周围岩体大面积的牢固支护必须与周围岩体大面积的牢固接触接触，即保证支护，即保证支护-围岩作为一个统围岩作为一个统一的支护体系而共同工作；一的支护体系而共同工作；重视重视初期支护的作用

5、初期支护的作用，并使初期支护与二次支护相互配合，协调一致的，并使初期支护与二次支护相互配合，协调一致的工作；工作；要要允许围岩及支护结构产生有限的变形允许围岩及支护结构产生有限的变形，以发挥围岩承载作用而减少支，以发挥围岩承载作用而减少支护结构的受力。护结构的受力。必须保证支护结构必须保证支护结构及时施作及时施作。如支护施作过晚，会使围岩暴露时间过长，。如支护施作过晚，会使围岩暴露时间过长，产生过渡的位移而濒临破坏；产生过渡的位移而濒临破坏；支护结构要根据隧道围岩的实际动态，及时进行支护结构要根据隧道围岩的实际动态，及时进行调整和修改调整和修改，以适应不，以适应不断变化的围岩状态；断变化的围岩状态；（3 3）隧道监控量测与隧道设计及施工的关系图隧道监控量测与隧道设计及施工的关系图新奥法施工程序新奥法施工程序2、隧道施工监控量测的目的与意义、隧道施工监控量测的目的与意义1、掌握围岩动态和支护结构的工作动态，利用量测结果修改设计，指导施工；2、量测数据经分析处理与必要的计算和判断后，进行预测和反馈，为确定隧道安全提供可靠的信息：预见事故和险情，以便及时采取措施，防范于未然，以保证施工安全和

6、隧道稳定；3、验证支护结构型式、支护参数的合理性，对支护结构、施工方法的合理性及其安全性作出评价及建议，为确定二次支护时间提供依据。4、积累资料，为以后的工程设计、施工提供经验；选测项目选测项目必测项目必测项目隧道新奥法隧道新奥法量测项目量测项目 3、隧道施工监控量测的主要内容、隧道施工监控量测的主要内容1洞内、外观测洞内、外观测 2隧道周边位移量隧道周边位移量测测3隧道拱顶下降量隧道拱顶下降量测测必测项目必测项目4地表下沉量测地表下沉量测选选测测项项目目围岩压力及层间支护压力量测围岩压力及层间支护压力量测围岩弹性波波速围岩弹性波波速钢架内力、外力量测钢架内力、外力量测围岩体内位移（洞内设点）围岩体内位移（洞内设点）地表下沉地表下沉锚杆轴力量测锚杆轴力量测爆破振动量测爆破振动量测渗水压力、水流量渗水压力、水流量围岩体内位移（地表设点）围岩体内位移（地表设点）支护、衬砌内应力支护、衬砌内应力新旧规范监测内容对比v监测项目调整监测项目调整 JTJ04294版版规范规定:地表下沉地表下沉为选测项目，锚杆轴力及抗拔力量测锚杆轴力及抗拔力量测为必测项目；JTG/T F602009版版规范规定:锚

7、杆轴力量测改为选测项目；当洞口段、浅埋段隧道埋深2倍倍的隧道开挖宽度时，地表下沉为选测项目；锚杆抗拔力试验属于质量检测的内容，因此没有将此列入监控量测项目内。必测项目的主要特点和作用必测项目的主要特点和作用v必测项目是为了在设计、施工中确保围岩稳定，并通过判断围岩的稳定必测项目是为了在设计、施工中确保围岩稳定，并通过判断围岩的稳定性来指导设计、施工的经常性量测。这类量测通常测试方法较为简单，性来指导设计、施工的经常性量测。这类量测通常测试方法较为简单，费用少，可靠性高，但对监视围岩稳定、指导设计施工却有巨大作用。费用少，可靠性高，但对监视围岩稳定、指导设计施工却有巨大作用。隧道洞内、外观察隧道洞内、外观察1.观测目的 预测开挖面前方的地质条件 为判断围岩、隧道的稳定性提供地质依据 根据喷层表面状态及锚杆的工作状态，分析支护结构的可靠程度开挖后没有支护的围岩的目测内容开挖后没有支护的围岩的目测内容（1）岩质种类和分布状态，分界面位置的状态；（2）岩性特征：岩石的颜色、成分、结构、构造；（3）地层时代归属及产状；（4）节理性质、组数、间距、规模、节理裂隙的发育程度和方向性，断面状态特征，充

8、填物的类型和产状等 （5）断层的性质、产状、破碎带宽度、特征；（6）地下水类型，涌水量大小、涌水位置、涌水压力、水的化学成分，湿度等；（7）开挖工作面的稳定状态，顶板有无剥落现象。及时绘制开挖工作面地质素描图、填写开挖工作面地质状态记录表和施工及时绘制开挖工作面地质素描图、填写开挖工作面地质状态记录表和施工阶段围岩级别判定卡阶段围岩级别判定卡开挖后已支护段的目测内容：开挖后已支护段的目测内容：主要观察围岩、喷射混凝土、锚杆和钢架等的工作状态主要观察围岩、喷射混凝土、锚杆和钢架等的工作状态（1）初期支护完成后对喷层表面的观察以及裂缝状况的描述和记录。（2）有无锚杆被拉脱或垫板陷入围岩内部的现象。（3）喷砼是否产生裂隙或剥离，要特别注意喷砼是否发生剪切破坏。（4）有无锚杆和喷砼施工质量问题。（5）钢拱架有无被压屈现象。（6）是否有底鼓现象。2 2）洞外观察的主要内容）洞外观察的主要内容v重点应在洞口段、岩溶发育区段地表和洞身埋置深度较浅地段，其观察内容应包括：v地表开裂、地表沉陷、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗透情况、地表植被变化等3.观测方法 利用地质素描、照相或摄像技术、目测等手段将观测

9、到的有关情况和现象进行详细记录，见隧道工程地质和支护状况观察记录。4.观测频率 观测应在隧道开挖工作面爆破后及初期支护后立即进行。按监控量测工作大纲的规定见隧道工程地质和支护状况观察记录。5、利用目测结果修改设计、指导施工、利用目测结果修改设计、指导施工1开挖后目测到的地质情况与开挖前勘测结果有很大不同时，则应根据目测的情况重新修改设计方案。变更后的围岩类列，地下水情况以及围岩稳定性状态等，由设计单位和监理组确认，报主管部门审批后，对原设计进行修改，以便选择可行的施工方法与合理地调整有关设计参数。2当发现开挖工作面自稳时间少于1小时的情况时，则可采取下列措施。（1）采用环形切割法进行研究，先使核心部残留、支护后再开挖核心部（2）采用分块开挖法（3）对开挖工作面前方拱顶用斜锚杆支护后再开挖（4）对开挖工作面做喷砼防护后再开挖（5）用水平朝前木锚杆或玻璃纤维束锚杆对开挖工作面加固后再开挖（6）对围岩进行注浆加固后再开挖 3开挖后没有支护前，发现顶板剥落现象时，可采用下列措施 （1）开挖后尽快施作喷砼层，缩短掘进作业时间 （2）对开挖工作面前方拱顶用斜锚杆进行预支护后再开挖 （3）缩短一次掘

10、进长度 （4）采用分块开挖法 （5）增加钢拱架加强支护 （6）对围岩进行注浆加固后再开挖 4开挖工作面有涌水时，可根据涌水量大小，由小到大依次选取下列措施中的一项或几项 （1）增加喷砼中的速凝剂含量，加快凝结速度 （2）使用编织金属网改善喷砼的附着条件 （3）对岩面进行排水处理 （4）设置防水层 （5）打排水孔或设排水导坑 （6）对围岩进行注浆加固。5发现有锚杆拉断或垫板陷入围岩壁面内的情况时，可采取下列措施。（1）加大锚杆长度 （2）使用弹簧垫圈的垫板 （3）使用高强度锚杆 6发现有喷砼与岩面粘结不好的悬空现象时，可采取下列措施 （1）开挖后尽早进行喷砼作业 （2）在喷砼层中加设编织金属网 （3）增加喷砼层厚度 （4）增长锚杆或增加锚杆数量 7发现钢拱架有压屈现象时，可采取下列措施 （1）适当放松钢拱架的连接螺栓 （2）使用可缩性U型钢拱架 （3）喷砼层留出伸宿缝 （4）加大锚杆长度8发现喷砼层有剪切破坏时，可采取下列措施 （1）在喷砼层增设金属网 （2）施作喷砼时留出伸缩缝 （3）增加锚杆长度 （4）使用钢拱架或U型可缩性钢拱架 9发现有底鼓现象或侧墙向内滑移现象时，可采取下列措施

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