談新奧法在隧道施工中的應用

李 華

(中鐵十七局第一工程有限公司，山西太原 030032)

談新奧法在隧道施工中的應用

李 華

(中鐵十七局第一工程有限公司，山西太原 030032)

對新奧法的起源與含義進行了簡要介紹，并將新奧法與新標準的施工要領相結合，應用于陶家夼隧道開挖工程中，使現場管理、設置鎖腳錨管、光面爆破等施工環節順利進行，提高了隧道施工的安全性。

新奧法，新標準，隧道開挖

0 引言

新奧法由奧地利學者拉布西維茲(L．V．Rabcewicz)于20世紀50年代提出，60年代取得專利權并正式命名，70年代末傳入我國。新奧法已經在我國應用很多年，但是在過去的幾年里，隧道事故頻發，國家對隧道施工的質量、安全愈發重視，如何更好的運用新奧法，需要一些具體的措施。

針對這些問題2010年高速鐵路工程施工新的規范標準下發，新標準中對隧道施工增加了很多內容，充分學習和研究新標準新規范可以看出新標準新規范中的很多新內容都和新奧法有很大的聯系。2010年開工的青榮城際鐵路陶家夼隧道正是按照新標準新規范進行施工的，通過陶家夼隧道的施工可以發現新標準新規范對新奧法的實際運用起到很大的作用。

1 工程概況

陶家夼隧道全長3 670 m，中心里程DK265+010．00，隧道施工區域地質較差，施工工期較長，為本線的控制性工程。隧道施工區域位于威海市境內，進口里程DK263+175，出口里程DK266+ 845，最大埋深275．33 m。隧道進口至DK263+671．39段位于半徑為3 500 m曲線上，線間距4．6 m;隧道進口至DK265+800段為9．5‰的上坡，DK265+800至出口為10．8‰的下坡。

陶家夼隧道圍巖類型包括Ⅴ級圍巖、Ⅳ級圍巖、Ⅲ級圍巖、Ⅱ級圍巖，設計開挖方式有三臺階七步法、弧形導坑預留核心土法、臺階法、全斷面開挖。

2 新奧法原理及相對應的標準指導實際施工

2．1 新奧法的定義

新奧法是新奧地利隧道施工方法(New Austrian Tunneling Method，簡寫NATM)的簡稱。它是奧地利土木工程師L．V．Rabcewicz等在長期從事隧道施工實踐中，于20世紀60年代從巖石力學的觀點出發并在總結隧道建設實踐經驗的基礎上創立的。早在1934年Rabcewicz就提出了在隧道中應用“噴漿”的技術。

新奧法是要充分利用巖體自身的承載力，巖體在自然狀態下本身是平衡的，在開挖隧道后，巖體應力重新分配，而圓形孔洞可以更好的分散巖石的應力，當開挖面作為一個整體，應力重新平衡后，就可以很好的支撐起隧道結構。如何使開挖面成為一個整體，新奧法提出了在開挖隧道后，在開挖面通過拱架、錨桿、鋼筋網和噴射混凝土等柔性材料與巖石表面緊貼，從而使它成為一個整體，重新分配應力，然后通過監控量測，圍巖地質觀測對隧道施工進行微調，在完成初期支護圍巖重新分配應力達到平衡后施作二次襯砌，二次襯砌并不是作為隧道的直接承載物，而是起到美觀的作用。

2．2新奧法要領對應新標準及應用

1)新奧法首先要做的是地質調查工作，這分為兩個階段。對隧道地層地質情況的了解和掌握是隧道工程建設的關鍵。由于地質情況復雜多變，并且在隧道施工過程中對巖體造成了破壞，巖石的節理、裂隙很多因素決定巖石的應力變化，這就要求地質調查要嚴格仔細，并且要貫徹工程整個過程。

a．施工前地質調查階段是從隧道工程設計階段開始的，一直到施工方在施工組織設計和現場確認。在陶家夼隧道包括Ⅴ級圍巖、Ⅳ級圍巖、Ⅲ級圍巖、Ⅱ級圍巖。在整個隧道的施工中，圖紙提供的圍巖級別較為準確，未發生圍巖與設計不符的情況，很好的避免了地質災害，未產生設計變更，影響施工計劃和施工工期。在陶家夼隧道施工中還采用了超前地質預報、超前鉆探等方法，很好的指導了隧道施工。

b．施工中的地質調查緊跟隧道開挖面進行。陶家夼隧道施工中地質調查是通過超前小導洞進行的，目的是能提前發現巖石地質情況，為設計變更、工法微調服務。施工中的地質調查是對施工前地質調查結果的檢驗和補充，這是新奧法的重要一環。

這兩條在TB 10753-2010高速鐵路隧道工程施工質量驗收標準中有所體現，在洞身開挖部分：6．1．1隧道開挖方式和開挖方法應根據地質條件、覆蓋層厚度、襯砌斷面、隧道長度及工期要求等，經過經濟、技術比較后確定。洞身開挖進度應與支護、襯砌等后續工序協調。6．1．2隧道施工應進行超前地質預報，并作為一道工序納入施工組織設計和施工管理中，超前地質預報應由專業人員實施。6．2超前地質預報。

根據標準規定和新奧法要求，陶家夼隧道開挖施工中，Ⅴ級圍巖采用三臺階七步開挖法、Ⅳ級圍巖采用二臺階弧形導坑開挖法、Ⅲ級圍巖采用二臺階開挖法、Ⅱ級圍巖采用全斷面開挖法。并在施工中納入了超前地質預報，由有資質的公司進行，進洞前采用地質雷達進行預測，在開挖20 m時采用TSP地震波反射法進行超前地質預報，以后每開挖140 m進行一次，預報結果由總工和全體技術人員進行研究后確定隧道地質，在Ⅴ級圍巖處采用了超前小導管提前支護，施工時及時觀察，確保巖石穩定。

2)施工及監測。使用監控量測信息來指導施工是新奧法的另一重要特點。

新標準對監控量測有了更詳細的規定，在新標準7．2監控量測中，對監控量測從設計到施工到監理單位都有了具體的要求，對監控量測的人員、測點布置、監控時間、頻率、監控點的埋設、所使用儀器都做了具體要求。根據這些要求，可以更好的做到新奧法中要求的使用監控量測信息指導施工。

在青榮城際鐵路陶家夼隧道的施工中，由項目部及下屬的隧道架子隊的測量人員組成監控量測小組，采用圍巖收斂儀和全站儀進行量測，根據不同的圍巖等級按不同的斷面間距進行監控量測，每日量測后數據匯總整理，由量測小組、技術人員和現場管理人員根據量測數據對接下來的施工進行微調，保證監控量測的信息可以及時指導現場施工。

3)新奧法施工的原則盡量減少對巖石的擾動，盡早讓巖石和初期支護形成一個整體，避免應力集中、巖石風化，保持巖石完整性。為了達到這些目的，施工時要進行預裂爆破，減少擾動，光面爆破，防止應力集中，盡快施作初期支護，將開挖面及早封閉，并及時進行監控量測和信息反饋。

新標準強調了隧道開挖后初期支護應及時施作并封閉成環，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ級圍巖封閉位置距離掌子面不得大于35 m，強調雙線Ⅳ，Ⅴ級圍巖隧道臺階法施工時應設置鎖腳錨桿(管)、橫向臨時支撐或臨時仰拱等控制拱(墻)腳位移的措施，并在7．3噴射混凝土中對噴射混凝土的材料、工藝有了明確要求。7．3．6隧道開挖后應及時初噴混凝土，混凝土終凝到下一循環爆破作業間隔不得小于3 h;7．3．14噴射混凝土的早期強度應符合設計要求，C25噴射混凝土24 h強度應不小于10 MPa，對噴射混凝土的平整度也有要求。這些內容都是為了提高巖石的自穩能力，減少對巖石的擾動，這是新奧法中的一個重要內容。新標準為新奧法的實施提供了切實可行的標準。

在陶家夼隧道的施工中，加強技術和現場管理，加強噴射混凝土的材料管控，嚴格按照新的標準來進行施工，在軟弱圍巖的開挖中設置鎖腳錨管、臨時仰拱，并及時封閉成環，優化爆破設計進行光面爆破，盡量減少對巖石的擾動等等措施，提高了隧道施工的安全性。

3 結語

新奧法隧道施工在我國已經運用了很多年也有了很多成功的先例，隨著我國隧道建設的發展，我們再來看新奧法就應該有新的理解。新奧法是一個系統的具體應用巖體性質、應力分布的比較完整的力學概念，它包含的內容很寬泛也極為深入。目前我國很多施工人員還沒有深刻的理解新奧法，比如說如何讓新奧法在平常的施工中更好的實施，如何讓普通的施工人員、技術人員更好的貫徹實施。

TB 10753-2010高速鐵路隧道工程施工質量驗收標準的出臺，是推行新奧法的一個新嘗試，它把新奧法所要求的內容進行了詳細的規定，幫助我們更好的理解新奧法，推廣新奧法，實施新奧法。這樣細致量化的規定，更利于現場操作，保證隧道安全、科學、有序的施工。陶家夼隧道在充分學習新標準，理解新奧法的前提下，按照新標準施工，終于在2012年12月15日順利貫通，這是一次新奧法與新標準結合指導隧道安全無傷亡施工的典范。

［1］TB 10753-2010，J1149-2011，高速鐵路隧道工程施工質量驗收標準［S］．

［2］周愛國．隧道工程現場施工技術［M］．北京：人民交通出版社，2009．

［3］馮衛星．鐵路隧道新奧法施工新實踐［J］．巖石力學與工程學報，2001(5)：25-27．

Discussion on the application of new Austrian method in tunnel construction

LI Hua

(First Engineering Limited Company，China Railway Seventeen Bureau，Taiyuan 030032，China)

This paper briefly introduced the origin and meaning of new Austrian method，and combining with the construction essentials of new Austrian method and new standards，applied to Taojiakuang tunnel excavation engineering，carried out smoothly the site management，setting locking anchor pipe，shiny side blasting construction and other procedures，improved the safety of tunnel construction．

new Austrian method，new standard，tunnel excavation

U455．48

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2013.10.064

1009-6825(2013)10-0177-02

2013-01-27

李 華(1983-)，男，助理工程師