公路隧道工程中新奧法施工技術(shù)的應(yīng)用

文/安巍，中國水利水電第八工程局有限公司

導(dǎo)言

目前，新奧法施工技術(shù)在我國的隧道公路工程建設(shè)中有著廣泛的應(yīng)用，雖然其代表著現(xiàn)代科技的水準(zhǔn)，但是在實(shí)際建設(shè)施工工程中還存在著很多需要優(yōu)化和改善的方面，其應(yīng)用水平還沒有達(dá)到人們的預(yù)期。這就要求工程建設(shè)施工單位在實(shí)踐運(yùn)用時(shí)一定要有針對(duì)性的聯(lián)系具體的項(xiàng)目建設(shè)狀況，整體上把握新奧法施工工藝的內(nèi)容實(shí)質(zhì)，這樣才能將公路隧道項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量牢牢地控制住。為了達(dá)到這一目標(biāo)，本文作者根據(jù)自身從事多年隧道公路工程建設(shè)施工工作的心得體會(huì)，在熟練掌握新奧法施工技術(shù)的工作原理基礎(chǔ)上，分析研究了如何能更深層次地將新奧法施工技術(shù)運(yùn)用到公路隧道項(xiàng)目工程中，并展開了系統(tǒng)性的討論。

1 新奧法施工技術(shù)

新奧法的施工技術(shù)主要依托于巖石力學(xué)學(xué)科，依靠于隧道工程施工技術(shù)的基礎(chǔ)，新奧法中的奧“奧”，指的是奧地利，其源于奧地利的建筑工程專家所設(shè)計(jì)的隧道公路施工技術(shù)。具體來說，采用噴射混凝土和錨桿為主要支護(hù)手段，第一時(shí)間進(jìn)行支護(hù)，將圍巖變成支護(hù)體系的組成部分，控制圍巖的松弛和變形，并通過對(duì)支護(hù)和圍巖的監(jiān)控、量測來指導(dǎo)地下工程設(shè)計(jì)施工和隧道施工的原則和方法。新奧法施工技術(shù)具有很多優(yōu)勢，其可以將巖層沉降及松動(dòng)的現(xiàn)象有效減少，特別是在隧道施工過程當(dāng)中。在一定程度上確保了工程的質(zhì)量，在施工作業(yè)過程中有效避免了危險(xiǎn)事故的發(fā)生，將施工的安全系數(shù)進(jìn)一步提高。同時(shí)在施工過程當(dāng)中應(yīng)用新奧法可較好地控制施工工程的預(yù)算，也能夠加快施工的進(jìn)度。

2 新奧法施工技術(shù)在公路隧道工程中的應(yīng)用

2.1 新奧法施工基本原理

在具體的施工過程當(dāng)中，新奧法在應(yīng)用前，首先需要充分地了解隧道的結(jié)構(gòu)，同時(shí)掌握圍巖主要承重部分和承載結(jié)構(gòu)的具體情況，從而制定出合理科學(xué)的施工方案。在開挖機(jī)之后，為確保在后續(xù)的施工過程及挖載和裝卸過程中施工的進(jìn)度和安全，需要進(jìn)行圍巖的加固工作。在對(duì)公路隧道進(jìn)行圍巖的過程中，新奧法的應(yīng)用可以進(jìn)一步降低圍巖卸載的力度。其主要目的在于控制圍巖位移程度的大小，促使圍巖產(chǎn)生較小范圍的變形活動(dòng)，避免因開挖工作給周圍巖體帶來較大的影響，同時(shí)也可避免松弛；因?yàn)閲娚浠炷僚c圍巖密貼、受力快；減小了圍巖的較大變形，爭取更多的時(shí)間進(jìn)行具體的施工工作，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間可以完成合理科學(xué)的支護(hù)工作，同時(shí)促進(jìn)后期的支撐效果達(dá)到最佳水平。在使用新奧法技術(shù)的過程當(dāng)中，還要充分的研究和調(diào)查周圍巖體工程的具體情況，評(píng)定隧道洞周圍的變形位移。

2.2 隧道圍巖的支護(hù)

由于應(yīng)力變形的的重新分布，在隧道開挖過程中必須進(jìn)行加固圍巖的基礎(chǔ)工作，其主要目的在于撤離圍巖之后使圍巖依然能達(dá)到具體的強(qiáng)度要求，從而確保具體的開挖工作能夠順利進(jìn)行。與此同時(shí)，在施工過程當(dāng)中為防止變形情況的發(fā)生，還要加強(qiáng)控制圍巖的適當(dāng)位移工作，因?yàn)橐坏?dǎo)致圍巖變形的發(fā)生，會(huì)造成不必要的人工浪費(fèi)，大大增加實(shí)際的造價(jià)投入，還會(huì)給后期的工作帶去很多的麻煩。在進(jìn)行第二次支護(hù)時(shí)，所使用的具體施工方法是將鋼筋網(wǎng)噴射混凝土、噴射混凝土、模筑混凝土和錨桿共同組成錨噴支護(hù)，作為一種支護(hù)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢是在混凝土中增加了速凝劑并借用高壓空氣的作用，直接噴射至巖面，然后凝結(jié)成形狀。混凝土種類的選擇主要取決于圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在穩(wěn)定性較高的時(shí)候是兩者協(xié)作。若現(xiàn)場施工條件不允許，使用的方法依然是錨桿施工為主，所使用的材料是噴射混凝土和紅凝土及其他混凝土，并將其混合使用。

噴射技術(shù)的實(shí)際使用，在新奧法施工技術(shù)在公路隧道工程中的應(yīng)用中，是圍巖承載結(jié)構(gòu)中最重要的一部分。所以，在二次襯砌支護(hù)時(shí)，新奧法施工技術(shù)是后期圍巖飾面的承載對(duì)象，要評(píng)估隧道的周邊和初期支護(hù)情況，綜合評(píng)估圍巖的變形。為減少手撓曲斷裂的情況和受彎變形的情況，任何支護(hù)都需要薄型的柔性結(jié)構(gòu)。

在公路隧道圍巖支護(hù)中應(yīng)用新奧法施工技術(shù)時(shí)，還值得注意的是要區(qū)別軟巖隧道和硬巖隧道，即公路隧道巖石的軟硬問題。軟巖地層的隧道很難承受再次荷載，其與地表的距離很近，再有就是覆蓋土的重力作用越大，將越難以控制其形變。然而如果在硬巖隧道中使用柔性的支護(hù)，也會(huì)存在一些客觀的風(fēng)險(xiǎn)，也就是說一旦釋放過度會(huì)具有坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。若在軟弱破碎的圍巖中淺埋柔性支護(hù)，其可以控制圍巖的變形，這時(shí)新奧法施工技術(shù)就會(huì)起作用。但需注意的是，不能采用一次性柔性支護(hù)，應(yīng)該使用高強(qiáng)度的預(yù)支護(hù)，并加固地層，從而達(dá)到較好的自承性能。

2.3 隧道開挖施工

開挖隧道的方式有很多，如掘進(jìn)機(jī)法、盾構(gòu)法，礦山法等，但這其中不可缺少的是爆破手段。應(yīng)優(yōu)先采用光面爆破，這是依據(jù)爆破效果來決定的。使用光面爆破可避免周邊眼以外的圍巖受到破壞，其利用巖石具有較低的抗劈裂能力的特點(diǎn)，通過嚴(yán)格地控制周邊眼的方向、進(jìn)一步縮小周邊眼間距、設(shè)置正確的起爆順序、限制裝藥量等措施，來達(dá)到預(yù)定效果。光面爆破可節(jié)省大量的襯砌混凝土量，減少出渣量，避免超挖欠挖，從而降低成本，并加快施工進(jìn)度。（表1）

表1 預(yù)裂爆破諸參數(shù)

2.4 加強(qiáng)隧道施工的監(jiān)測

整條隧道采用新奧法施工技術(shù)的核心就是隧道施工的監(jiān)測，通過監(jiān)控測量，能有效地了解掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的力學(xué)動(dòng)態(tài)、支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力的力學(xué)狀態(tài)以及圍巖的穩(wěn)定性，這樣可以更加合理地將襯砌與支護(hù)的時(shí)間確定下來，最終確保整個(gè)隧道施工的質(zhì)量和安全，同時(shí)保證施工符合設(shè)計(jì)的需要。所以，在隧道開挖后，一般需要關(guān)注以下兩方面的工作。

2.4.1 應(yīng)及時(shí)地支護(hù)穩(wěn)定性差的圍巖，對(duì)于穩(wěn)定性較好的圍巖來說，應(yīng)保證支護(hù)的即時(shí)性，并及時(shí)地噴射混凝土，將噴層的厚度逐一加大，在此過程中加添相應(yīng)的錨桿和鋼筋網(wǎng)。在初次噴射完混凝土之后，應(yīng)及時(shí)監(jiān)測噴層的變形程度。

2.4.2 完成初期支護(hù)之后，應(yīng)加設(shè)模板，這是在支護(hù)變形相對(duì)穩(wěn)定的情形下，然后再進(jìn)行二次混凝土的襯砌。新奧法的優(yōu)點(diǎn)就在于集方法經(jīng)驗(yàn)、力學(xué)計(jì)算以及施工監(jiān)測等于一體，所以整條隧道的施工、設(shè)計(jì)、勘察等環(huán)節(jié)會(huì)出現(xiàn)反復(fù)融合交叉的情況。這就應(yīng)在完成初步調(diào)查地質(zhì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)學(xué)計(jì)算或方法經(jīng)驗(yàn)首先對(duì)其進(jìn)行預(yù)設(shè)計(jì)，布置好監(jiān)控測試系統(tǒng)，并確定支護(hù)參數(shù)。這樣在開挖支護(hù)和圍巖過程中，可以全面地認(rèn)識(shí)其支護(hù)現(xiàn)狀和穩(wěn)定性，以便將得到的信息反饋到施工過程之中，從而將各項(xiàng)支護(hù)參數(shù)以及開挖方案更加科學(xué)地確定下來。

2.5 加強(qiáng)施工安全管理

堅(jiān)決落實(shí)國家四部委聯(lián)合下發(fā)的《隧道施工安全九條規(guī)定》(安監(jiān)總管二[2014]104號(hào))文件精神，從企業(yè)資質(zhì)、人員培訓(xùn)、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、洞內(nèi)通風(fēng)、爆破器材、應(yīng)急預(yù)案等方面加強(qiáng)施工安全管理，強(qiáng)化組織，細(xì)化落實(shí)。通過一系列技術(shù)措施和手段，徹底扭轉(zhuǎn)隧道施工高安全風(fēng)險(xiǎn)的現(xiàn)狀。

3 結(jié)束語

由上可知，對(duì)于探討如何加強(qiáng)新奧法施工技術(shù)在公路隧道工程中的應(yīng)用具有十分重要的意義。所以隧道公路施工企業(yè)要增加這一技術(shù)的應(yīng)用范圍，必須充分意識(shí)到新奧法在隧道施工中的重要性，緊跟時(shí)代發(fā)展的步伐，與工程實(shí)際相結(jié)合，科學(xué)地運(yùn)用新奧法來進(jìn)行開挖隧道、監(jiān)測施工隧道施工以及支護(hù)隧道圍巖，進(jìn)一步提升隧道公路工程的質(zhì)量。

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