新奧法在小斷面引水隧洞工程中的應用

【摘要】隨著我國建筑行業的快速發展，越來越多先進技術應用其中，對施工提出了更高的要求。隧洞工程由于自身特性，在實際施工過程中如果某一個環節出現失誤，很容易造成隧洞坍塌，危及施工人員生命財產安全，同時影響施工質量和進度。因此，本文主要對新奧法在小斷面引水隧洞工程中的應用進行分析探討。

【關鍵詞】新奧法；隧洞施工；施工技術

一、工程概況

引紅濟石工程位于陜西省寶雞市，是通過穿越秦嶺的隧洞把漢江北岸褒河支流紅巖河水調入渭河南岸支流石頭河中的跨流域調水工程。輸水隧洞洞身長度19.76km，為特長水工隧洞，縱坡1/890，采用鉆爆法施工，圓拱直墻型斷面，成洞尺寸3.0m*2.8m。

輸水線路由西至東跨越侵蝕中山、太白山間構造盆地兩大地貌單元。線路位于太白盆地南緣，洞室埋深150～300m，最大450m，洞室均位于基巖中，片麻巖段長5.15km，大理巖段長6.6km，片巖段長7km，花崗巖段長1km。基巖面高出洞頂160～300m，圍巖強-弱風化，巖體較完整，以Ⅲ類圍巖為主，其次為Ⅳ類和Ⅴ類圍巖，總體上圍巖穩定性較好。

二、新奧法引水隧洞施工應用

1、開挖。引紅濟石項目主洞開挖斷面尺寸僅有3.6m*3.7m，為小斷面隧洞。為充分利用圍巖的自穩能力，減少開挖對圍巖的擾動，采取全斷面光面爆破或機械開挖的方式開挖。在施工過程中，收集統計每次鉆爆數據及殘孔率，并根據不同圍巖特征，進行歸納總結。根據總結數據及時調整各類圍巖的鉆爆參數和開挖長度，保證開挖輪廓的圓順，避免局部突起引起的應力集中引發圍巖失穩。

（1）當圍巖為穩定-基本穩定-穩定性較差的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類圍巖時，巖體較完整，一般單循環進尺控制在1.8～2.5m。鉆爆過程中要注意掏槽眼的深度與開挖進尺的匹配、角度和裝藥量，保證掏槽深度，一般單循環進尺控制在1.8～2.5m，能取得較好的開挖效果。

（2）當圍巖為穩定性差的Ⅳ類圍巖時，一般循環進尺要嚴格控制在1.2～1.8m。通過鉆爆實驗，收集正常開挖情況下的超挖量，進行統計分析超挖常值為20cm，根據超挖常值及實際圍巖特性及時調整開挖輪廓線和周邊眼間距、裝藥量。按設計開挖輪廓減除超挖常值進行周邊眼施工定位、放樣，同時縮小周邊眼間距5～8cm，采用間斷炮孔裝藥，爆破時在震動波和高壓空氣的共同作用下，周邊眼能形成有效通縫，殘孔率能達到85%以上。通過實踐，采取以上的措施，在實際開挖過程中取得了明顯的效果，徑向超挖量由以前的20cm減小到目前的0～5cm，爆破后洞型圓順，圍巖自穩性好，大大節約初期支護噴射混凝土量。

（3）當圍巖為很不穩定的Ⅴ類圍巖時，單循環進尺嚴格控制在0.8～1.2m。Ⅴ類圍巖自穩性差，節理發育，多伴有地下水出露，開挖時受爆破的影響很大，容易出現坍塌、掉塊等失穩情況。因此在開挖前要進行超前支護，可采用3m長Φ22螺紋鋼制作的超前錨桿沿拱部按間距30cm環向布設，根據縱坡超前錨桿的外插角控制在1°～3°。超前錨桿的環向布設使開挖輪廓面上形成了一圈阻斷面，在爆破和地下水的影響下，超前錨桿孔極容易形成通縫而發生超挖，因此要注意拱部周邊眼的裝藥量，盡量減少對圍巖的擾動。在Ⅴ類圍巖開挖時，周邊眼要縮小炮眼間距，采用間隔不耦合裝藥的方式，在實際施工中都取得較好的效果。

2、初期支護。新奧法充分利用圍巖的自穩能力，通過錨桿、鋼筋網片和噴射混凝土支護圍巖，同時，使由錨桿、網片和噴射混凝土形成的支護體系緊貼圍巖并隨圍巖共同變形，從而最大限度利用圍巖的自身承載力。一是當圍巖為穩定-基本穩定-穩定性較差的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類圍巖時，圍巖整體性較好，自穩能力強，開挖后，只要在圍巖應力重分布結束時噴射混凝土，使噴射混凝土與圍巖形成有效的聯合支護體系。二是當圍巖為穩定性差的Ⅳ、Ⅴ類圍巖時，要及時初噴一層3～5cm厚的混凝土，先行封閉圍巖，阻止洞內潮氣和地下水對圍巖的侵蝕作用，減少膨脹性巖體的潮解軟化和膨脹，同時能夠及時有效地阻止圍巖變形，使圍巖盡快進入變形收斂狀態。待出渣工序結束后，對初噴段按設計要求，及時施工系統錨桿、鋼筋網片及復噴混凝土。系統錨桿的施工一定要嚴格按設計要求施工，特別是在Ⅴ類圍巖時，圍巖裂隙多、構造復雜，錨桿對圍巖的約束作用很關鍵，系統錨桿形成的錨固區的巖體強度和整體性都得以提高和加強，應力分布狀態也得以改善，圍巖的承載能力和穩定能力顯著增強。在實際施工中，現場技術人員一定要注意錨桿施工的角度，特別是在裂隙發育、構造面復雜的情況下，鉆孔人員由于受洞室尺寸的制約，對錨桿孔的角度把握隨意，有時沿裂隙面打錨桿孔，這時錨桿不僅不能起到錨固的作業，反而成了施工隱患。三是在軟弱圍巖或不良地質帶的施工中，初期支護一定要做到及時、有效。爆破后該類圍巖基本無自穩能力或自穩能力很弱，圍巖、錨桿、鋼筋網片和噴射混凝土支護體系已經不能滿足要求，因此需要加強支護強度，以阻止圍巖的過度變形和承受部分松弛荷載。

3、監控測量。

（1）監控車輛的特殊作用。一是掌握圍巖動態和支護系統工作狀態，預見事故和險情的發生，以便及時采用預防控制措施，提高施工安全性。二是通過對監控測量數據的分析，其結果可以作為修改和變更設計的依據。三是通過對監控測量數據的回歸分析，其結果可作為判斷圍巖穩定和支護系統基本穩定的依據，從而確定二次襯砌施作時間。

（2）測量數據的采集及分析。隧洞監控測量數據主要采集收斂變形和拱頂下沉兩項數據。應成立專門的監控測量小組，對隧洞施工進行監控點的布設和數據采集、分析。將測量數據進行處理，繪出相應的位移-時間曲線，并與由經驗和理論所建立的標準位移-時間曲線進行比較，對于設計所確定的結構形式、支護參數、預留變形量等進行檢驗，若與原設計指標基本相符，則可繼續施工，若差別過大，應立即向設計單位反饋，修改設計，以保證安全可靠，經濟合理。

三、結語

新奧法在我國公路、鐵路等行業的隧道施工中都得到了成功應用，特別是在小斷面水工隧洞施工中，可采用全斷面光面爆破或控制爆破，適應性強。能節省材料，降低工程造價，加快施工進度，保證質量。

參考文獻：

[1]賴軍.“新奧法”在引水隧洞工程中的實踐應用[J].廣東水利水電，2015，07：4-7.

[2]楊震，李新莉.新奧法在新疆“635”工程總干渠引水隧洞工程中的應用[J].西部探礦工程，2007，03：141-143.

[3]高勤生.引紅濟石隧洞施工技術研究與應用[D].西北農林科技大學，2008.