新奧法支護施工中的常見支護形式

喬書陽

(大伙房水庫輸水工程建設局，沈陽110006)

新奧法支護施工中的常見支護形式

喬書陽

(大伙房水庫輸水工程建設局，沈陽110006)

新奧法產(chǎn)生后，在工程應用中不斷發(fā)展，形成了一套完善的原理和施工原則，文章從工程實際出發(fā)，簡要的介紹了新奧法隧洞施工中主要的一些支護方法和預支護方法，對各方法的優(yōu)缺點進行了簡要分析，只要應用得當，現(xiàn)有的支護形式能夠基本滿足隧洞施工的需要。

新奧法原理;施工原則;支護形式

1 新奧法(NATM)的誕生和發(fā)展

新奧法最早應用于隧道施工，是由奧地利人拉布采維茨(L.V.Rabcewicz)在1942年開工建設的洛伊布爾隧道中，首次采用了雙層薄襯砌，即先噴一層混凝土，待變形收斂后再噴一層。

隨后在許多國家和工程師的不斷實踐之后，在1963年，由拉布采維茨本人對此施工方法正式命名為新奧地利隧道施工法(New Austrian Tunnelling Method)。

新奧法在隨后的工程應用中，得到了不斷的拓展和完善，最后形成一套完整的施工理論，包含以光面爆破等能夠最大限度減少周邊圍巖擾動的開挖方法和配合以噴混凝土，掛鋼筋網(wǎng)，施作錨桿，支立鋼拱架和型鋼支撐等初期支護形式等施工方法。

2 新奧法基本原理和主要施工原則

新奧法充分利用圍巖的自承能力和開挖面的空間約束作用，采用以錨桿和噴射混凝土為主要支護手段，及時對圍巖進行加固，約束圍巖的松弛和變形，并通過對圍巖和支護結構的監(jiān)控、測量來指導地下工程的設計與施工［1］。

新奧法施工中，主要有以下施工原則:

1)充分保護圍巖，減少對圍巖的擾動。

2)充分發(fā)揮圍巖的自承能力。

3)盡快使支護結構閉合。

4)加強監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)指導施工［2］。

可以簡要概括為“少擾動、早噴錨、快封閉、勤測量”。

3 新奧法各支護形式簡介

主要有5個方面內(nèi)容:

3.1 噴混凝土(spray concrete)

用壓力噴槍噴涂灌筑細石混凝土的施工法。目前噴射混凝土有干噴法和濕噴法兩種，干噴法是將水泥、砂、石在干燥狀態(tài)下拌合均勻，用壓縮空氣送至噴嘴并與壓力水混合后進行噴灌的方法。此法因噴射速度大，粉塵污染及回彈情況較嚴重，使用上受一定限制［3］。

濕噴法是將拌好的混凝土通過壓漿泵送至噴嘴，再用壓縮空氣進行噴灌的方法。施工時宜用隨拌隨噴的辦法，以減少稠度變化。此法的噴射速度較低，由于水灰比增大，混凝土的初期強度亦較低，但回彈情況有所改善，材料配合易于控制，工作效率較干拌法為高。

3.2 錨桿(bolting)

水工隧洞中所用的錨桿，一般是由金屬材質(zhì)的桿頭，桿身，墊板組成，見圖1，在隧洞初期支護中，起到懸吊，組合梁，組合拱等應力作用。錨桿技術現(xiàn)在發(fā)展很快，產(chǎn)生了許多衍生品種，諸如預應力錨桿，自鉆式錨桿等等。我們工程中常用的錨桿，是砂漿錨桿。在隧洞施工中，不但可以施作徑向錨桿，還可以根據(jù)具體地質(zhì)情況，施作超前錨桿，用于預加固［4］。

圖1 錨桿構成圖

3.3 鋼筋網(wǎng)片

由鋼筋按照一定的間距橫縱焊接而成，用于部分富水段或者節(jié)理裂隙較為發(fā)育的地段，這些地段往往是噴混凝土難以附著或者是需要加強支護的部位，采用掛網(wǎng)噴混凝土，鋼筋網(wǎng)與錨桿或者拱架相結合，可以保證噴混凝土的施作和局部支護的加強［5］。

3.4 格柵拱架

一般是由作為骨架的主桿和作為連接支撐的斜桿構成，主桿一般使用Φ14-Φ22螺紋鋼，斜桿一般使用Φ14-Φ20螺紋鋼;格柵拱架相對于型鋼拱架具有制作簡單，重量輕便，易于安裝，施工快速，費用節(jié)省等優(yōu)點，在隧洞支護中應用較為廣泛。

3.5 型鋼拱架

是由工字鋼分段彎制成符合隧洞斷面形狀的拱架，一般使用116，120等型號。型鋼拱架相對于格柵拱架，具有能夠快速發(fā)揮強度作用，便于與其他支護形式形成整體作用等優(yōu)點，但在工程使用中，也存在著一些制約，比如制作較為復雜;運輸和支立比較依賴機械;需要使用各種附件和連接件，施工速度較慢，不適用于一些需要快速封閉成拱的地段;另外型鋼支架雖然強度較格柵拱架略高，但同尺寸每延米造價卻為格柵拱架的4倍［6］。

4 其他一些預支護形式簡介

新奧法施工原理不斷發(fā)展和完善的過程中，一些對于不良地質(zhì)段尤其是拱頂段的預支護形式得到了良好的嘗試和應用，逐漸的發(fā)展出以下幾種為主的預支護形式:

4.1 超前錨桿

前文已經(jīng)提到的超前錨桿，可以按照一定的間距，在符合規(guī)范要求的外插角范圍內(nèi)施作，對掌子面前方圍巖起到預加固作用。

4.2 超前小導管

小導管注漿是淺埋暗挖隧道支護的一種措施，常采用直徑38～50 mm的無縫鋼管制作，在小導管的前端做成約10 cm長的圓錐狀，在尾端焊接Φ6～8 mm鋼筋箍。距后端100 cm內(nèi)不開孔，剩余部分按20～30 cm梅花形布設直徑6 mm的溢漿孔。在軟弱、破碎地層中鑿空后極易塌孔，且施作超前錨桿比較困難或者結構斷面較大時，應采取超前小導管支護。超前小導管支護必須配合鋼拱架使用。在條件允許時，也可在地面進行超前注漿加固;在有導洞時，也可在導洞內(nèi)對隧道周邊進行徑向注漿加固［7］。

4.3 超前管棚

超前管棚結構的施作類似于超前小導管，區(qū)別在于，超前管棚，使用的鋼管長度更長，超前小導管一般≤6 m，而超前管棚多為20～30 m或者更長;鋼管直徑和壁厚更大;小導管直徑在40 mm左右，而管棚直徑多在100 mm左右;小導管的壁厚多為3.5 mm，而管棚的壁厚要在5 mm以上;另外施作機械也有區(qū)別，管棚的施作需要地質(zhì)鉆機。

5 總結

在實際隧洞施工中，既要充分理解新奧法的原理和辦法，也要根據(jù)具體的地質(zhì)狀況，活學活用;不僅利用好圍巖的自承能力;也要在地質(zhì)狀況不允許是，對圍巖進行有效的預支撐，保證施工的安全與進度。

［1］朱漢華，孫紅月，楊建輝.隧道新奧法的原理與支護設計［M］.北京:科學出版社，2007:35-39.

［2］劉勝，馬建勇.新奧法在水布埡放空洞施工中的應用［J］.人民長江，2005，36(05):19-20.

［3］李海燕，李映波.“新奧法”支護在南山隧洞的應用［J］.中國農(nóng)村水利水電，2008(04):81-82.

［4］周森，連惠萍，連惠瑤.新奧法在西洱河水工隧洞施工中的應用［J］.黃河水利職業(yè)技術學院學報，2002，14(03):14-15.

［5］劉旺生.新奧法施工在灣塢供水工程中的應用［J］.黑龍江水利科技，2013，41(08):269-272.

［6］謝真.新奧法施工在供水隧洞設計中的應用［J］.中國高新技術企業(yè)，2010(36):168-169.

［7］趙河山.新奧法施工及其適用條件探討［J］.山西水利科技，1997(04):29-32.

TV554

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1007-7596(2014)05-0052-02

2014-02-18

喬書陽(1980-)，男，遼寧莊河人，工程師。