不良地質地段大斷面隧道采用新奧法施工的效果分析

夏開舉

(黔南州交通設計院，貴州 都勻 558000)

不良地質地段大斷面隧道采用新奧法施工的效果分析

夏開舉

(黔南州交通設計院，貴州 都勻 558000)

主要討論了不良地質地段大斷面隧道施工采用新奧法施工的相關問題，并結合實際案例，對其新奧法的實際應用情況進行簡單分析。對相關工作人員而言，為保證相關措施具有良好的應用價值，需要充分結合本次工程的質量控制要求，加深對新奧法施工的認識，以獲得更好的隧道施工質量控制效果。

不良地質路段；大斷面隧道；新奧法施工

1 案例分析

本工程為南方某地區，左線終起點樁號L1+440～L2+373，總長933 m;右線起終點樁號K1+530～K2+360，總長830 m。建筑限界(高×寬)：15.5 m×5.00 m，分離式隧道，設計時速60 km/h，洞門形式：端墻式，機械通風、燈光照明，出口局部段為小凈距。

行車橫洞凈空：4.5 m(寬)×5.0 m(高)，人行橫洞凈空：2.0 m(寬)×2.5 m(高)進洞口邊坡穩定性評價：仰坡巖性為亞粘土和強風化炭質泥巖和頁巖，工程地質性質差，仰坡穩定性差，很易產生仰坡滑塌現象。且坡向與巖層產狀呈順向坡，非常不利于邊坡的穩定。出洞口邊坡穩定性評價：出洞口仰坡為亞粘土，工程地質性質差，易產生局部滑塌現象。

2 新奧法施工原理

所謂新奧法，就是新奧地利隧道施工方法，于20世紀50年代提出，以巖體力學原理與既有的隧道工程經驗為基礎，將錨桿與噴射混凝土組合在一起的支護手段。該施工方法經過多個國家的長期實踐，發展成一種成熟隧道施工方法，成為現代隧道工程施工的標志性方法之一。在20世紀60年代末期，新奧法被傳入我國，是現階段我國軟弱破碎圍巖地段隧道修建的一種主要方法。

在新奧法施工中，其基本施工流程如圖1所示。

3 新奧法在不良地質地段大斷面隧道施工的方法及其效果

3.1 大長管棚頂注漿超前施工

(1)施工流程

統計該項目中大長管棚頂注漿超前施工流程，具體資料見圖2。

圖2 大長管棚頂注漿超前施工流程圖

(2)材料選擇

采用外徑為φ(100±20)mm熱軋鋼無縫鋼管，其壁厚為(8±2)mm，總長度為(25±15)m，節長主要為3～6 m。

(3)施工工藝

①測量布孔

沿隧道開挖輪廓以外的100 mm處，與環向間距(500±100)mm處定孔位。在鉆孔、安裝鋼管時，需要根據一次超前長度設計并選擇相應的鉆孔機開始鉆孔，保證其布孔方向與隧道平行，并將插角控制在2°以下。在鉆好一孔之后，通過鉆機將鋼管鉆入。

②預注漿

根據鋼管周圍圍巖開展預注漿，使其能成為一個環形整體。在注漿過程中，采用高壓注漿泵，注漿壓力為1～2 MPa，其漿液注入量的計算公式為

Q=Vμa/10 000(m2)

在上述公式中，Q代表漿液實際注入量；V代表有效注漿圍巖體體積，單位為m3；μ代表巖體孔隙率，以%表示；a代表漿液填充率，以%表示。

③鋼支撐

先在管口段架設(3±1)鋼支架，之后開挖動身，每隔12～15 m，設置2個鋼支架，其間距為(1.1±0.1)m。鋼支架要盡量與圍巖、管棚等粘貼良好，空隙處可以用混凝土墊塊鍥緊。鋼支架之間通過螺紋鋼拉桿焊接在一起，螺紋鋼的規格始終大于等于φ22 mm。

通過施工發現，圍巖的固結效果良好，為后期施工奠定堅實基礎。

3.2 超前錨桿配合錨噴網支護

(1)工藝流程

在超前錨桿配合錨噴網支護施工中，整個施工流程如圖3所示。

圖3 超前錨桿配合錨噴網支護施工流程圖

(2)材料選擇

在錨桿選擇中，選擇(21±3)mm的錨桿或砂漿，或則選擇單位長度為φ32mm的小鋼管，其中錨桿長度為(4±1)m。

砂漿采用自然級配河砂(施工前對河砂進行詳細的過篩處理)，并控制水泥與河砂之間比例，保證兩者比例約等于1∶2，水灰比為0.40～0.42。

(3)施工工藝

①開挖

采取半斷面或全斷面的光面爆破技術，盡量減少超挖、欠挖現象發生，將快挖循環進尺控制在15 m之內，避免因控制不理想而導致超前支護效果不佳情況發生。

②初噴

開挖后，等煙霧散凈后，進行敲幫問頂，用壓風將受噴面吹洗干凈進行初噴，初噴厚度為(40±10)mm。

③錨固

采用鑿巖機鉆孔，孔間距為(1.0±0.2)m，并呈梅花狀分布，錨桿眼盡量垂直隧道輪廓線或巖層層面；靠工作面一環錨桿眼向前上方布置，控制外插角為(20±10)°，必要時采用布雙層或三層錨桿進行超前支護。用立式注漿器或羊角泵注漿器將錨桿眼注滿砂漿,注漿壓力為0.12～0.2 MPa，或用專用工具裝入已浸好的藥包。

3.3 洞口工程

(1)復核圖紙，組織專業人員對施工圖紙進行復測，并檢測布網效果，保證能有效找出洞口位置，并明確明洞與暗洞之間的分界線。在洞口邊與仰坡開挖線外處設截水溝一道，防止雨水沖刷洞臉。(2)洞口設計而在本工程的洞口設計過程中，原設計先將洞口地表沿隧道軸向10 m處開挖，使其成為1∶1坡度，再通過3.5 mφ42 mm注漿小棚以超前支護的方法進洞。但考慮到該項目中地質情況較為惡劣，若采取上述施工方法可能出現導致滑坡現象的發生。因此在設計中，先對洞口地質巖性結構進行分析，確定先對地表進行處理的基本施工思路。其主要處理方法為：先對地表沿隧道軸10 m寬位置進行處理，并在左18 m、右12 m長的范圍內打下垂直砂漿錨桿，并掛網，噴灑C20混凝土進行加固，增加3 m明洞與明拱一起澆灌。通過施工發現，在施工中基本上未出現嚴重的滑坡現象，說明在洞口工程設計具有良好的操作性。

[1] 涂錦圣.淺談新奧法在隧道施工中的應用[J].科技傳播(應用技術)，2011，(36)：172-173.

[2] 喬云飛，楊延忠.淺論新奧法施工的原理及其特點[J].四川水力發電，2007，26(2)：45-49.

[3] 王義重，李勇泉，傅旭東.求水山隧道下穿機荷高速段新奧法施工有限元計算[J].巖土力學，2011，32(1)：125-131.

[4] 中國市政工程中南設計研究院. 深圳市龍崗區紅棉路市政工程-求水山隧道設計說明[R]. 北京: 中國市政工程中南設計研究院，2008.

The effect analysis of poor geologic zones large cross-section tunnel used new Austrian tunneling method

XIA Kai-ju

(Qiannan Transportation Design Institute Duyun City, Duyun,Guizhou 558000,China)

The paper mainly talked related problems of poor geologic zones large cross-section tunnel used new Austrian tunneling method, and combined with practical cases, the actual application condition of new Austrian tunneling method was simple analysed. For the related staff to say, to ensure the relevant measures have good application value, the quality control requirement of the engineering should be fully integrated, and should deepen the understanding of new Austrian tunneling method to obtain the better quality control effect of tunnel construction.

poor geologic zones; large cross-section tunnel; new Austrian tunneling method

2015-10-28

夏開舉(1971-)，貴州甕安人，工程師，主要從事公路工程勘察設計研究。

U455

C

1008-3383(2016)02-0114-02