新奧法施工在隧道中的應用與分析

沈炎

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

關鍵詞：隧道工程 ?新奧法 ?圍巖支護 ?持續(xù)發(fā)展

中圖分類號：U455 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）02（c）-0010-02

為了適應隧道復雜的施工環(huán)境，建立安全可靠的施工現(xiàn)場，新奧法運用巖層對荷載的自承能力，加上巷道開挖時開挖面的約束作用，在隧道內(nèi)圍巖表層噴射混凝土，噴射混凝土的流動性能與巖層緊密貼合，補充巖層表面的凹陷，配以錨桿支護結(jié)構(gòu)約束圍巖的變形;在圍巖有較大變形的區(qū)段，增加對噴錨結(jié)構(gòu)的監(jiān)測，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稱，新奧法結(jié)合了巖石力學與隧道工程理論，經(jīng)過多個國家的研究與發(fā)展，在20世紀60年代得以正式命名。新奧法施工方法分為全斷面法、臺階法和分部開挖法，根據(jù)不同的巖層類型和斷面情況選擇合適的方法。新奧法適用范圍很廣，包括受到風化的巖體、有細小的縫隙，但粘土含量很少的巖體、堅硬的巖體或者是有變成堅硬巖石趨勢的巖體等。我國在20世紀60年代引入新奧法，將其運用在隧道工程，促進了隧道工程的發(fā)展與進步。

2 ?新奧法施工特點

（1）及時性：新奧法主要利用噴錨支護為主要方法，最大限度地開挖需要的工作面，利用錨桿限制支護前圍巖的變形發(fā)展，阻止圍巖松動;如果環(huán)境較復雜，可以進行超前支護，更有效地利用噴射混凝土早期的強度和粘聚性，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，可以有效地降低風化造成的圍巖的碎裂與脫落，緩解膨脹巖體的膨脹效應。隧道開挖后，爆破會對巖層產(chǎn)生新的裂縫，從而隨時引起變形與塌落;而新奧法利用噴射混凝土以較高的速度射向巖層，填補了圍巖間的裂縫與凹穴。噴錨支護也隔絕了水和空氣與圍巖的接觸，更好地保護巖層不受侵蝕。

（3）粘結(jié)性：隧道工程施工中，噴錨支護結(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，同時噴錨結(jié)構(gòu)與圍巖間的抗滑移強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合作用將圍巖層與支護構(gòu)成一個整體共同保護巖體不破裂，提高圍巖的穩(wěn)定性和承載能力，改變了傳統(tǒng)支護方法單一承擔荷載的缺點;在開挖后立即在圍巖表面噴射混凝土，防止出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象，不會使巖層處于單向受力的狀態(tài)，從整體上提高了圍巖的強度。

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

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，錨桿支護作為主要施工手段，通過錨桿噴射混凝土與巖層形成薄性的保護層，使圍巖與錨桿支護緊密粘結(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)過開挖、支護、襯砌等。

（1）開挖：新奧法對隧道內(nèi)巖層開挖的步驟一次包括：鉆孔、裝藥、爆破、通風等。巷道開挖時應邊挖邊安裝支護結(jié)構(gòu)，施工現(xiàn)場條件較差時可以采用分塊多次開挖;開挖面長度根據(jù)巖層的硬度不同來決定。

（2）第一次支護：隧道開挖后，盡快進行第一次支護，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而不用拆卸。復噴應達到設計厚度，在安裝錨桿的同時，經(jīng)過多次量測與觀察，根據(jù)鎖測量的信息時刻關注圍巖的變形情況，以此確定第二次支護的強度。

（3）第二次支護和封底：第二次支護利用噴射混凝土形成內(nèi)拱，提高了整個結(jié)構(gòu)的支護能力;通過對圍巖的實時監(jiān)測可以獲得第二次支護的時機。由于底部圍巖的不穩(wěn)固，導致巖層的變形，因此牽動兩側(cè)與頂部的支護不穩(wěn)固，應盡快進行封底，使噴錨支護結(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，要求技術人員與管理人員都應有相應的技術水平，才能保證隧道工程的施工質(zhì)量。

（2）隧道開挖時會改變巖層原有的圍巖性質(zhì)，所以需要量測人員時刻監(jiān)測圍巖變形動態(tài)，防止巷道的塌落;新奧法施工前對現(xiàn)場環(huán)境的監(jiān)控量測尤為重要，地下排水溝需及時疏通，防止有積水，作業(yè)人員要配備齊全的安全設施，防止塌方、爆炸、粉塵等危險。

（3）新奧法進行干噴射會帶來較大的灰塵以及對人體傷害較大的化學損害，必須加以防護，尤其是對眼睛、呼吸的保護，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

隨著我國隧道工程的發(fā)展，新奧法已經(jīng)成為巷道開挖工程中不能缺少的一項核心技術，是保證隧道安全高效開挖的重要手段。但我們?nèi)孕枰宄卣J識到，新奧法依然處于設計發(fā)展時期，還需依托前人的工程經(jīng)驗，進一步研究出完善的施工流程，為隧道工程提供更好的技術支持。

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