新意法施工技术

新意大利工法（简称“新意法”）隧道围岩变形控制分析工法（A.DE.CO-RS）是上世纪80年代由意大利PietroLunardi教授在隧道预支护工艺基础上，将隧道开挖过程中的变形状况按三维空间进行考虑，结合大量理论和试验研究，形成此工法。该工法用于隧道设计与施工，适应各种围岩条件，特别是浅埋松软地层、变形环境控制要求高的隧道工程。过去十余年中，意大利铁路、公路及大型地下工程建设项目将此工法纳入设计规范并且广泛采用。传入我国后有人称之为“新意大利法”。隧道掘进围岩应力调整围岩内形成”拱部效应”“自然拱”产生在距开挖轮廓线一段距离处”自然拱效应”产生B类无”拱部效应”C类A类围岩弹性状态开挖四周围岩产生增塑现象隧道塌方围岩变形形态掌子面挤压洞身收敛预收敛失稳表现:取决于掌子面前方围岩特性形态-围岩剥落-岩层分离-掌子面滑动新意法，即岩土变形控制分析法⇩变形形态↙↘分析控制A类：稳定预围束措施B类：挤压C类：掌子面滑动围束措施⇩⇩变形形态理论评估变形形态试验量测↘↙最终设计调整⇩隧道产业化(从预计隧道施工工期和成本方面考虑)VASTO隧道(安科纳到巴里铁路线路)运用传统方法掘进(从拱顶且向下分台阶开挖)围岩和隧道埋深均相同运用岩土变形控制工法掘进(对超前围岩进行加固后实施全断面开挖)TASSO隧道(罗马到佛罗伦萨铁路线路)运用传统方法掘进(从拱顶且向下分台阶开挖)运用岩土变形控制工法掘进(超前加固后实施全断面开挖)围岩和隧道埋深均相同分析1)全方位现场试验经验现场变形观测2)试验室试验三轴挤压测试离心挤压测试3)数值分析分析方法数值模型法2D3D新意法，即岩土控制变形分析法设计阶段施工阶段设计阶段测量阶段原始自然平衡状态分析诊断阶段未采取稳定措施的情形下围岩变形形态分析和预测(确定变形行为种类A、B或C）处治阶段根据选择的稳定支护体系进行变形控制（根据A、B或C类行为种类）新意法即岩土控制变形分析法施工阶段实施阶段运用稳定支护措施控制围岩变形监控阶段在隧道掘进过程中对变形形态作出评估和量测基础数据（掌子面挤压变形量测、掌子面及其后方每间隔一定距离洞身轮廓收敛量测）最终设计调整变形形态分析隧道掌子面以及隧道洞身稳定支护体系之间的平衡新意法即岩土控制变形分析法在困难地质情况下采用新意法即岩土控制变形分析法进行隧道设计基于以下基本原则：1.全断面开挖；2.运用超前支护和加固措施减小或避免围岩变形；3.在离掌子面较短的距离支护封闭以减小隧道变形。设计理念Pianoro隧道–C4R断面类型土体固定—玻璃纤维管这些新型高强合成结构单元由加劲纤维玻璃加固单元以及注浆单元构成,因此我们可以利用其对开挖掌子面前方围岩进行加固并得到准确的土力学参数,同时可以抵抗由于开挖引起的围岩过度疲劳变形且最终避免在洞身采取其他任何约束措施.此结构单元可以是管状或平条状,带有单独注浆管和垫块.这些结构单元在掌子面前方的运用减小了由于土壤张拉状态改变带来的影响,而且由于他们与岩芯土粘结(胶结)在一起,可以抵消部分由于开挖引起的围束损失.事实上,沿着纤维玻璃条—胶凝材料—围岩土体发展的剪应力将它们变为围束压力,并且因此阻止岩土力学特性损失.因此,在土体能吸收由于隧道开挖诱发的应力情形下,隧道开挖便能不断循序渐进地进行.纤维玻璃结构单元易于运输和安装.土体固定—玻璃纤维管另外,纤维玻璃加固单元可以不采取任何特殊措施就能轻松移除;事实上,利用普通隧道开挖机械就能将他们破坏并移除.利用这种方法,能使土体很好地维持隧道结构的稳定,减少终期衬砌/二次衬砌工作,并且通过减小衬砌厚度大大节省混凝土用量.土体固定—玻璃纤维管•C1R断面主要用于粘结性差的土质开挖(砂或细颗粒土),典型的断面类型为:•通过安装在隧道拱顶以及超前岩芯土上的注浆柱进行土壤改良,最后通过钢管或纤维玻璃结构单元进行加固;•通过在超前岩芯土上灌浆和安装纤维玻璃结构单元进行土壤改良;•如果需要,安装排水管.注浆纤维玻璃排水管C1R断面典型步骤Pianoro隧道–掌子面加固阶段Raticosa隧道:仰拱浇筑前总览核对敏感参数挤压变形量测核对敏感参数收敛变形量测MisurediconvergenzainfunzionedelladistanzadalfronteMisurediconvergenzamediantedistometrianastroøRfxd51015EFABCDDistanzadalfronte(m)Tempo(mesi)Ago.Sett.Ott.Nov.Dic.ABMisurediconvergenzainfunzionedeltempommmmmm3503503003002502502001501002001501001063361000WET1T2T3T4T1T2T3T4MisurediconvergenzamedianteestensimetrimultibaseCORE-FACEREINFORCEMENTDrilling35%Tracing3%Installationofslidingmicrometer3%Placing,caulkingandcementation59%EXCAVATIONMucking25%Excavation25%Placingofsteelribandshotcreting50%OPERATIONCYCLECore-facereinforcement29%Miscellaneous(brokendown,instrumentsreading,etc.)6%Invert16%Excavation49%INVERTExcavationandmucking13%Formwork-ingandcasting35%Steelreinforcing21%Cure31%RATICOSA隧道-运用C4R类型截面操作循环循环主要特性•每步开挖长度=12米•利用纤维玻璃结构对岩芯土及隧道四周进行加固=24米•平均日进尺(24小时)=2.2米/天•月进尺=65米CORE-FACEREINFORCEMENTDrilling35%Tracing3%Installationofslidingmicrometer3%Placing,caulkingandcementation59%EXCAVATIONMucking25%Excavation25%Placingofsteelribandshotcreting50%OPERATIONCYCLECore-facereinforcement29%Miscellaneous(brokendown,instrumentsreading,etc.)6%Invert16%Excavation49%INVERTExcavationandmucking13%Formwork-ingandcasting35%Steelreinforcing21%Cure31%RATICOSA隧道-B2类型断面操作循环循环主要特征•每一步长度=12m•利用纤维玻璃结构加固岩芯土24m•平均日进尺(24小时)=2,8m/d•月进尺=85m10.98m13.90mR6.95m10.98m856550122228020406080100120B2C4RC1Rsectiontypeaveragespeed-preconsolidationtreatmentm/monthlypre-consolidation高速铁路体系：米兰-那不勒斯铁路线路(博洛尼亚-佛罗伦萨段)一些特征数据长度穿过亚平宁山脉的长度(从Pianoro到Vaglia):78Km汇合博洛利亚和佛洛伦撒段线路总长:12Km---------------------------------线路总长:90Km地下施工线路长度(从Pianoro到Vaglia):73Km汇合博洛利亚和佛洛伦撒段地下施工部分线路长度:11,5Km出入口隧道(紧急疏散通道)总长:9,2Km辅助坑道长度:10,6Km--------------------------------要掘进的隧道总长:104,3Km隧道横断面正线隧道平均横断面:141m2出入口隧道(紧急疏散通道)横断面:60m2辅助坑道横断面(采用盾构掘进):31m217%57%26%“Trionfale”隧道为罗马外环线加宽工程(从两车道加宽到三车道,从现在的22米加宽到33米)的组成部分.除了”Trionfale”隧道,还将修建两条隧道以连接罗马外环线.总共修建四条隧道--GalleriaTrionfale(内线)294m--GalleriaTrionfale(外线)398m--GalleriaVillaRomana东线168m--GalleriaVillaRomana西线204m“TRIONFALE”隧道(G.R.A.INROME)TRIONFALE隧道设计阶段:C1断面MILANOVENEZIASTATIONShaft.SideaditsStationtunnelsGaribaldiStation–ShaftDesign3DviewSideaditsStationtunnelsH2OTufoinjectionsFreezingtreatment-Geometry1DXTunnelFreezing1DXTunnelFreezing