新奧法施工在隧道中的應(yīng)用與分析

沈炎

摘 ? 要：由于隧道工程施工環(huán)境惡劣，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，工程進(jìn)度不快且工程造價(jià)高。而新奧法擺脫巖體不同性質(zhì)的束縛，利用噴射混凝土對(duì)圍巖表面進(jìn)行加固，并加以錨桿等支護(hù)結(jié)構(gòu)，在不同的圍巖條件下都能起到很好的支護(hù)作用。

關(guān)鍵詞：隧道工程 ?新奧法 ?圍巖支護(hù) ?持續(xù)發(fā)展

中圖分類(lèi)號(hào)：U455 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）02（c）-0010-02

為了適應(yīng)隧道復(fù)雜的施工環(huán)境，建立安全可靠的施工現(xiàn)場(chǎng)，新奧法運(yùn)用巖層對(duì)荷載的自承能力，加上巷道開(kāi)挖時(shí)開(kāi)挖面的約束作用，在隧道內(nèi)圍巖表層噴射混凝土，噴射混凝土的流動(dòng)性能與巖層緊密貼合，補(bǔ)充巖層表面的凹陷，配以錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)約束圍巖的變形;在圍巖有較大變形的區(qū)段，增加對(duì)噴錨結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)，保證隧道內(nèi)部的穩(wěn)定性。

1 ?新奧法

新奧法的提出是奧地利學(xué)者拉布西維茲（L.V.RABCEWICZ）教授，是新奧地利隧道工程施工方法的簡(jiǎn)稱(chēng)，新奧法結(jié)合了巖石力學(xué)與隧道工程理論，經(jīng)過(guò)多個(gè)國(guó)家的研究與發(fā)展，在20世紀(jì)60年代得以正式命名。新奧法施工方法分為全斷面法、臺(tái)階法和分部開(kāi)挖法，根據(jù)不同的巖層類(lèi)型和斷面情況選擇合適的方法。新奧法適用范圍很廣，包括受到風(fēng)化的巖體、有細(xì)小的縫隙，但粘土含量很少的巖體、堅(jiān)硬的巖體或者是有變成堅(jiān)硬巖石趨勢(shì)的巖體等。我國(guó)在20世紀(jì)60年代引入新奧法，將其運(yùn)用在隧道工程，促進(jìn)了隧道工程的發(fā)展與進(jìn)步。

2 ?新奧法施工特點(diǎn)

（1）及時(shí)性：新奧法主要利用噴錨支護(hù)為主要方法，最大限度地開(kāi)挖需要的工作面，利用錨桿限制支護(hù)前圍巖的變形發(fā)展，阻止圍巖松動(dòng);如果環(huán)境較復(fù)雜，可以進(jìn)行超前支護(hù)，更有效地利用噴射混凝土早期的強(qiáng)度和粘聚性，限制巖層的變形，提高了圍巖的穩(wěn)定性。

（2）封閉性：隧道內(nèi)噴射混凝土與錨桿是全面粘結(jié)的，可以有效地降低風(fēng)化造成的圍巖的碎裂與脫落，緩解膨脹巖體的膨脹效應(yīng)。隧道開(kāi)挖后，爆破會(huì)對(duì)巖層產(chǎn)生新的裂縫，從而隨時(shí)引起變形與塌落;而新奧法利用噴射混凝土以較高的速度射向巖層，填補(bǔ)了圍巖間的裂縫與凹穴。噴錨支護(hù)也隔絕了水和空氣與圍巖的接觸，更好地保護(hù)巖層不受侵蝕。

（3）粘結(jié)性：隧道工程施工中，噴錨支護(hù)結(jié)構(gòu)能與圍巖全面粘結(jié)，起到了聯(lián)鎖作用，將被分割的碎石圍巖粘結(jié)在一起，減小了碎石滑移的危險(xiǎn)，同時(shí)噴錨結(jié)構(gòu)與圍巖間的抗滑移強(qiáng)度與粘聚力可以抵抗圍巖的局部破壞，維持隧道內(nèi)的穩(wěn)定;在新奧法中，噴射混凝土與錨桿的復(fù)合作用將圍巖層與支護(hù)構(gòu)成一個(gè)整體共同保護(hù)巖體不破裂，提高圍巖的穩(wěn)定性和承載能力，改變了傳統(tǒng)支護(hù)方法單一承擔(dān)荷載的缺點(diǎn);在開(kāi)挖后立即在圍巖表面噴射混凝土，防止出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，不會(huì)使巖層處于單向受力的狀態(tài)，從整體上提高了圍巖的強(qiáng)度。

（4）柔性：新奧法中的噴錨支護(hù)屬于柔性薄性支護(hù)種類(lèi)，正是由于支護(hù)結(jié)構(gòu)的柔性，在圍巖發(fā)生一定形變時(shí)，能與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同形變，削減圍巖變形區(qū)，防止圍巖變形過(guò)大導(dǎo)致巖層碎裂引起整個(gè)巷道的塌落。

3 ?新奧法施工手段與順序

新奧法主要是以在隧道內(nèi)圍巖表面噴射混凝土，錨桿支護(hù)作為主要施工手段，通過(guò)錨桿噴射混凝土與巖層形成薄性的保護(hù)層，使圍巖與錨桿支護(hù)緊密粘結(jié)，將圍巖控制在可行的變形范圍內(nèi)。新奧法施工順序需經(jīng)過(guò)開(kāi)挖、支護(hù)、襯砌等。

（1）開(kāi)挖：新奧法對(duì)隧道內(nèi)巖層開(kāi)挖的步驟一次包括：鉆孔、裝藥、爆破、通風(fēng)等。巷道開(kāi)挖時(shí)應(yīng)邊挖邊安裝支護(hù)結(jié)構(gòu)，施工現(xiàn)場(chǎng)條件較差時(shí)可以采用分塊多次開(kāi)挖;開(kāi)挖面長(zhǎng)度根據(jù)巖層的硬度不同來(lái)決定。

（2）第一次支護(hù)：隧道開(kāi)挖后，盡快進(jìn)行第一次支護(hù)，在圍巖表層噴一層3～5mm薄層混凝土。按所需要的系統(tǒng)布置錨桿位置，加固圍巖深度，使混凝土噴層、錨桿與圍巖連結(jié)成整體，在后續(xù)的工程中可以作為永久性支護(hù)而不用拆卸。復(fù)噴應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，在安裝錨桿的同時(shí)，經(jīng)過(guò)多次量測(cè)與觀察，根據(jù)鎖測(cè)量的信息時(shí)刻關(guān)注圍巖的變形情況，以此確定第二次支護(hù)的強(qiáng)度。

（3）第二次支護(hù)和封底：第二次支護(hù)利用噴射混凝土形成內(nèi)拱，提高了整個(gè)結(jié)構(gòu)的支護(hù)能力;通過(guò)對(duì)圍巖的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可以獲得第二次支護(hù)的時(shí)機(jī)。由于底部圍巖的不穩(wěn)固，導(dǎo)致巖層的變形，因此牽動(dòng)兩側(cè)與頂部的支護(hù)不穩(wěn)固，應(yīng)盡快進(jìn)行封底，使噴錨支護(hù)結(jié)構(gòu)形成最終的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

4 ?新奧法施工的不足

（1）新奧法在隧道內(nèi)部施工必須具有良好的施工組織和管理，要求技術(shù)人員與管理人員都應(yīng)有相應(yīng)的技術(shù)水平，才能保證隧道工程的施工質(zhì)量。

（2）隧道開(kāi)挖時(shí)會(huì)改變巖層原有的圍巖性質(zhì)，所以需要量測(cè)人員時(shí)刻監(jiān)測(cè)圍巖變形動(dòng)態(tài)，防止巷道的塌落;新奧法施工前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的監(jiān)控量測(cè)尤為重要，地下排水溝需及時(shí)疏通，防止有積水，作業(yè)人員要配備齊全的安全設(shè)施，防止塌方、爆炸、粉塵等危險(xiǎn)。

（3）新奧法進(jìn)行干噴射會(huì)帶來(lái)較大的灰塵以及對(duì)人體傷害較大的化學(xué)損害，必須加以防護(hù)，尤其是對(duì)眼睛、呼吸的保護(hù)，濕噴料與水的比例難以控制，所以不如干噴有效。

（4）由于不同的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，在土壤環(huán)境較差，難以施工的情況可以配合盾構(gòu)法施工。

5 ?結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)隧道工程的發(fā)展，新奧法已經(jīng)成為巷道開(kāi)挖工程中不能缺少的一項(xiàng)核心技術(shù)，是保證隧道安全高效開(kāi)挖的重要手段。但我們?nèi)孕枰宄卣J(rèn)識(shí)到，新奧法依然處于設(shè)計(jì)發(fā)展時(shí)期，還需依托前人的工程經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步研究出完善的施工流程，為隧道工程提供更好的技術(shù)支持。

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