彭晟 趙君 姜濤

摘要：主要研究了新奧法理論產生和發(fā)展的背景和歷史沿革，分析其具體方法和應用中的注意事項，以供實際工作參考。

關鍵詞：新奧法;隧道;施工

引言

隨著交通網絡的不斷完善，隧道工程在山區(qū)、丘陵地區(qū)、城市交通、跨江跨海交通中所占的比重越來越大，其施工方法日益得到技術人員的重視。新奧法施工運用巖土力學理論，對隧道圍巖與支護系統(tǒng)的變形進行量測、監(jiān)控，利用隧道支護系統(tǒng)變形對隧道結構的設計進行修改，是一種充分利用圍巖自承能力的設計方法，能夠節(jié)約隧道建設的成本。

1 新奧法原理

1.1 隧道設計施工的兩大理論及其發(fā)展過程

20 世紀以來，人類對地下空間的需求越來越大，地下工程的研究有了一個突飛猛進的發(fā)展。人們通過大量的地下工程實踐，先后建立了兩種不同的理論體系。即“松弛荷載理論”和“巖承理論”。前者類似地面工程考慮問題，即：穩(wěn)定的巖體有自穩(wěn)能力，不產生荷載;不穩(wěn)定的巖體則可能產生坍塌，需要用支護結構予以支撐。后者認為不穩(wěn)定圍巖喪失穩(wěn)定是有一個過程的，如果在這個過程中提供必要的幫助或限制，則圍巖仍然能夠進入穩(wěn)定狀態(tài)。這種理論更接近于地下工程實際，近半個世紀以來已被廣泛接受和推廣應用。新奧法是巖承理論在隧道工程實踐中的代表方法。

1.2 新奧法

新奧法即新奧地利隧道施工方法的簡稱，它是以既有隧道工程經驗和巖體力學的理論為基礎，將錨桿和噴射混凝土組合在一起作為主要支護手段的一種施工方法。經奧地利、瑞典、意大利等國的許多實踐和理論研究，于20 世紀60 年代取得專利權并正式命名。之后這個方法在西歐、北歐、美國和日本等許多地下工程中獲得極為迅速的發(fā)展，已成為現代隧道工程新技術的標志之一。我國近40 年來，鐵路等部門通過科研、設計、施工三結合，在許多隧道修建中，根據自己的特點成功地應用了新奧法，取得了較多的經驗，積累了大量的數據，現已全面進入推廣應用階段。

2 新奧法施工方法

新奧法隧道施工中常用方法大致分為全斷面法、臺階法和分部開挖法三大類及若干變化方案。

2.1 全斷面法

即全斷面開挖法，是指按設計開挖面一次開挖成型。其開挖順序是全斷面開挖，錨噴支護，灌筑混凝土襯砌。常選用于Ⅳ～Ⅵ類硬巖的石質隧道。該法可以采用深孔爆破。全斷面開挖法有較大的作業(yè)空間，有利于采用大型配套機械化作業(yè)，提高施工速度，且工序少、干擾少，便于施工組織和管理。缺點是由于開挖面積較大，圍巖相對穩(wěn)定性降低，且每循環(huán)工作量相對較大，因此就要求施工單位應具有較強的開挖、出碴與運輸及支護能力。全斷面開挖法的主要工序是：使用移動式臺車或者臺架，首先全斷面一次鉆孔，并進行裝荷連線，然后將鉆孔臺車后退到50m 以外的安全地點，再起爆，使一次爆破成型，出碴后鉆孔臺車再推移至開挖面就位，開始下一個鉆爆作業(yè)循環(huán)，同時進行錨噴支護或先墻后拱襯砌。

2.2 臺階法

臺階法一般是將設計斷面分成上半斷面和下半斷面兩次開挖成型。其開挖順序是上半部開挖拱部錨桿噴射混凝土支護，拱部襯砌，下半部中央部分開挖，邊墻部分開挖，邊墻錨桿噴射混凝土支護及襯砌。該方法多適用于Ⅱ、Ⅲ類較軟而節(jié)理發(fā)育的圍巖中，可分別采用添加變化方案。如根據上下臺階距離長短，可分別采用長臺階法、短臺階法、超短臺階法等。臺階開挖的特點在于：一是臺階開挖宜采用輕型鑿巖機打眼，而不宜采用大型鑿巖臺車;二是臺階法開挖具有足夠的作業(yè)空間和較快的施工速度。臺階有利于開挖面的穩(wěn)定性。尤其是上部開挖支護后，下部作業(yè)較為安全;三是臺階法開挖的缺點是上下部作業(yè)互相干擾。應注意下部作業(yè)時對上部穩(wěn)定性的影響臺階開挖會增加對圍巖的擾動次數。

2.3 分部開挖法

分部開挖法是將開挖斷面進行分部開挖逐部成型，主要包括五種變化方案：臺階分部開挖法、上下導坑法、上導坑超前開挖法、單（雙）側壁導坑法。臺階分部開挖法適用于一般土質或易坍塌的軟弱圍巖地段，與超臺階法相比，臺階可以加長，一般雙車道隧道為1倍洞跨，單車道隧道為2倍洞跨，而較單（雙）側臂導坑法機械化程度高，可加快工程進度。上下導坑超前開挖法適用于Ⅱ、Ⅲ類圍巖，在松軟地層開挖隧道，一般宜采用上下導坑超前開挖先拱后墻法。能夠通過提前探明地質情況，改變施工方法。工作面多，便于拉開工序，適用于安排勞動力與使用小型機械施工。單側臂導坑法適于圍巖穩(wěn)定性較差，隧道跨度較大，地面沉陷難以控制時采用，兼有正臺階法和雙臂導坑法的優(yōu)點。雙側臂導坑法適于淺埋大跨度隧道，地表下沉量要求嚴格，圍巖特別差時采用，比較安全可靠。

3 實際施工中應用要點

3.1 施工前的準備工作

首先是施工技術準備。在隧道施工中應用新奧法施工技術前，需要完成對隧道施工設計圖紙的復審，對施工人員在隧道支護、開挖施工及襯砌施工技術進行交底。同時在施工作業(yè)現場導線點、導線復測等測量上進行控制，并且做好相關的準備。其次是施工現場準備。主要是完成對現場的通水、通電及平整現場等一系列工作。然后要結合隧道工程施工情況，完成攪拌站的安裝，同時建立施工現場安全管理體系。最后是材料與設備準備。根據施工情況安排所需的機械設備與匹配的數量進入施工現場，同時準備好公路隧道施工過程中所使用的沙子、水泥、防水板等施工材料。

3.2 圍巖支護工作

在實施隧道開挖工程之后，圍巖應力會隨之再次分布，這時需要加強圍巖的穩(wěn)固性，保證圍巖卸載后強度。為了滿足隧道結構承載能力，圍巖會發(fā)生一定的變形與位移情況。需要使用新奧法施工技術，對隧道進行圍巖支護。使用錨噴進行初期支護，并在二次支護過程中，使用模筑混凝土復合襯砌。若施工現場屬于軟巖層，則需要抑制施工發(fā)生形變，避免柔性支護模式。這是由于巖層地層隧道下部地層與表面不能承受一定的應力，而其深部土層會受到較大的壓力，不能有效對施工產生的形變進行抑制。因此，在支護時最好選擇一些薄殼型支護結構，從而減少彎曲斷裂情況的發(fā)生。

3.3 全時監(jiān)測工作

做好全時監(jiān)測工作是隧道施工過程中的一個重點，這樣可以掌握圍巖物理性質，了解隧道穩(wěn)定性。另外在采用支護結構時，可以選擇正確的支護結構，使施工技術滿足設計需求，以此保證隧道工程項目建設的穩(wěn)定性及工程項目建設的安全性。首先在監(jiān)測實施后，若發(fā)現圍巖穩(wěn)定性較差，需要及時進行支護。對穩(wěn)定性較好的圍巖要保證支護的即時性，在此過程中噴射混凝土不僅要及時還要快速，并且厚度要達到施工要求。根據工程的情況，添加鋼筋網與錨桿。其次在初次支護完成后，基本的變形處于穩(wěn)定后，要盡快加設模板，便于進行二次襯砌。在采用新奧法施工工藝時，可以利用其基本原理，在了解地質情況與綜合考慮各方面的因素后，總結經驗或計算數字，確定噴錨支護的基本參數，在監(jiān)測后、開挖之前提前了解圍巖的物理狀態(tài)及性質，將了解的信息反饋到工程中，并關注日常檢測系統(tǒng)建設情況，從而保證開挖方案的科學性與準確性。

結語

本文首先對隧道施工中的新奧法施工技術追根溯源，了解其內涵，而后對新奧法進行了應用的分析研究，將新奧法施工技術與具體的實踐工程相融合，保證新奧法施工技術的有效利用，對提高隧道施工質量具有重要的現實意義。

參考文獻

[1] 劉鵬，張立東. 新奧法隧道施工過程中的質量控制措施[J].建筑工程技術與設計，2017（20）：1388.

[2] 李曉紅. 隧道新奧法及量測技術[M].北京科學出版社，2002.

（作者單位：中國人民解放軍66469部隊）