山岭隧道新奥法施工技术

摘 要：新奥法既不是单纯的施工方法也不是单纯的支护方法，它是充分利用和调动巷道围岩强度与自身承载能力，按岩石力学、围岩支护共同作用原理制定的一套完整的地下工程设计、施工、支护、监测新慨念。按新奥法的基本原则制定的施工方法和支护措施能有效地适应和控制地下巷道围岩变形，防止围岩松动。提高工程质量，取得较好的技术经济效益。因此，自新奥法问世后在国际上既受到高度重视，也在隧道及地下工程中得到广泛地应用。

关键词：山岭；隧道；新奥法施工技术

中图分类号：U45 文献标识码：A

新奥法即奥地利隧道施工新方法是奥地利学者拉布西维兹首先提出的。它是以喷射混凝土和锚杆作为主要支护手段，通过监控测量控制围岩的变形，便于充分发挥围岩自承能力的施工方法。它是在锚喷支护技术的基础上总结和提出的。锚喷支护技术与传统的钢木构件支撑技术相比，不仅仅是手段上的不同，更重要的是工程概念的不同，是人们对隧道及地下工程问题的进一步认识和理解。由于锚喷支护技术的应用和发展，促使隧道及地下洞室工程理论很快进入现论的新领域，也使隧道及地下洞室工程的设计和施工更符合地下工程的实际，即设计理论施工方法结构（体系）工作状态（结果）的一致，因此，新奥法作为一种施工方法，已经在世界范围内得到了广泛的应用。

1 新奥法浅析

1.1 新奥法与传统方法的区别

传统方法把围岩看做荷载的来源，其围岩压力全部由支护结构承担（围岩被视为松散结构，无自承能力）；而新奥法恰恰相反，它把支护结构和围岩本身看做一个整体，两者共同作用达到稳定洞室的目的，而且大部分围岩压力是由围岩体本身承担的，支护结构只承担了少部分的围岩压力。

新奥法是完全不同于传统方法的一种新理念，它摒弃了传统隧道工程中应用厚壁混凝土结构支护松动围岩的理论，其基本内容可归结为以下几点：

①开挖作业宜采用对围岩扰动较小的控制爆破和较少的开挖步骤，避免过度破坏岩体的稳定性。

②隧道的开挖应尽量利用围岩的自承能力，充分发挥围岩的自身支护作用。

③根据围岩特征，应采用不同的支护类型和参数，及时施作密贴于围岩的柔性支护（如钢拱架、锚杆和喷射混凝土等），以控制围岩的变形和松弛。

④在软弱破碎地段，使断面及早闭合，以有效地发挥支护体系的作用，保证隧道的稳定性。

⑤二次衬砌原则上是在围岩和初期支护变形基本稳定的条件下修建，使围岩和支护结构形成一个整体，从而提高支护体系的安全度。

⑥尽量使隧道断面周边轮廓圆顺，避免棱角突变处应力集中。

⑦通过施工中对围岩和支护结构的动态观测，合理安排施工程序，修正不合理的设计，并进行规范的日常施工管理。

1.2 新奥法的特点

新奥法在我国应用的最大特点就是应用了所谓的复合式衬砌，其基本的施工方法是：1.在开挖过程中，尽量减少对围岩的扰动，为此必须采用光面爆破或预裂爆破，以维护围岩的自承能力；2.开挖时尽量采用大断面、少分部的开挖方法，以利于降低围岩内部应力重分布的次数，最大限度地利用围岩的承载力；3.根据围岩特征，采用不同的支护类型和支护参数，及时施作锚喷支护，抑制围岩的松弛和变形；4.在施工过程中，以量测手段为参照不断修正设计和施工，做到既经济合理，又安全可靠；5.根据测量数据，在确认初期支护变形收敛后，进行二次模筑混凝土衬砌。

2 新奥法施工的基本原则

新奥法施工的基本原则可以归纳为“少扰动、早锚喷、勤量测、紧封闭”。

2.1 少扰动

少扰动是指在进行隧道开挖时，尽量减少对围岩的扰动次数、扰动强度、扰动范围和扰动持续时间。因此要求能用机械开挖的就不用钻爆法开挖；采用钻爆法开挖时，要严格地进行控制爆破；尽量采用大断面开挖；根据围岩级别、开挖方法、支护条件等选择合理的循环掘进进尺；自稳性差的围岩，循环掘进进尺应短一些；支护要尽量紧跟开挖面，以缩短围岩应力松弛时间。

2.2 早锚喷

早锚喷是指开挖后及时施作初期锚喷支护，使围岩的变形进入受控制状态。这样做一方面是为了使围岩不致因变形过度而产生坍塌失稳；另一方面是使围岩变形适度发展，以充分发挥围岩的自承能力。必要时可采取超前预支护措施。

2.3 勤量测

勤量测是指以直观、可靠的测量方法和量测数据来准确评价围岩（或围岩加支护）的稳定状态，或判断其动态发展趋势，以便及时调整支护形式、开挖方法，确保施工安全和顺利进行。监控量测是现代隧道及地下工程理论的重要标志之一，也是掌握围岩动态变化过程的手段和优化工程设计、施工的依据。

2.4 紧封闭

紧封闭一方面是指采取喷射混凝土等防护措施，避免围岩因长时间暴露而导致强度和稳定性的衰减，尤其是对于易风化的软弱围岩；另一方面是指要适时对围岩施作封闭性支护，这样做不仅可以及时阻止围岩变形，而且可以使支护和围岩能进入良好的工作状态。

3 施工中的必要注意事项

3.1 初期支护的施工质量要保证

支护是安全的保证。初期支护应及时施作，早封闭，快成环，控制变形。开挖后，要尽早对暴露岩石进行封闭，先初喷4-5cm厚混凝土封闭岩面，然后安装钢拱架、打设锚杆、挂钢筋网，再复喷至设计厚度。

钢拱架应按设计位置安设，钢架之间必须用钢筋纵向联接，钢拱架与围岩之间应尽量接近，留2-3cm间隙做为保护层，中间有较大空隙时，应设垫块垫紧，再用喷射硅喷堵实，绝不允许填塞木柴和片石；有很多隧道坍塌都是与初支背后空洞有关，因此，施工中必须加强对此道工序的控制。拱脚处要根据现场情况采用垫石、垫钢板、纵向托梁、锁脚锚杆等措施进行加强，这是保证下步开挖安全最重要的措施，必须认真落实；钢架落底接长时应沿隧道两侧交错进行，根据围岩条件每次接长1-3杨，上下钢拱架必须对接牢固，尽可能多的与锚杆露头及钢筋网焊接，以增强其联合支护的效应；钢拱架安装好后，复喷混凝土到设计厚度，保护层厚度不得小于3-4cm。

锚杆根据设计要求和现场地质条件选用。一定要保证锚杆方向和数量，采用砂浆锚杆时要确保注浆饱满，稠度适中；有水地段优先采用早强药包锚杆、楔缝式或缝管式锚杆，端头锚固锚杆一定要保证端头锚固部分的紧固质量。尾部必须加托板，托板应紧固密贴围岩和格栅，以提高锚固效果。

3.2 重视隧道监控量测和超前地预报的作用

在目前公路隧道施工中，一般采用超前地质预探探报技术、监控量测技术等手段预报隧道开挖前方工程地质和水文地质情况，监测支护结构受力变形情况，为设计变更及施工中采取相应的施工方法和支护手段提供依据。

采用监控量测技术控制地表下沉和防塌方是最可靠的方法。

隧道综合地质超前预报是隧道安全生产的手段和重要施工工序。隧道施工期地质超前预报显示出越来越重要的作用。在隧道开挖掘进过程中，提前发现隧道前方的地质变化，为施工提供较为准确的地质资料，从而可以及时调整施工工艺，减少和预防工程事故的发生。

结束语

新奥法是岩石力学和现代科学技术发展的成果，实践证明，它具有强大的生命力。要成功地运用新奥法，就必须深入理解新奥法的力学原理，深入了解和掌握围岩的地质情况及工程动态，并能将它们融成一体，指导设计和施工。这样，才能使新奥法在生产实践中得到成功的应用和继续加以完善。

参考文献

[1]陈建平.地下建筑工程设计与施工[M].中国地质大学出版社，2000.

[2]龚维明.地下结构工程[M].东南大学出版社，2004.

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