新奥法施工在隧道中的应用与分析

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　　摘   要：由于隧道工程施工环境恶劣，工人劳动强度大，工程进度不快且工程造价高。而新奥法摆脱岩体不同性质的束缚，利用喷射混凝土对围岩表面进行加固，并加以锚杆等支护结构，在不同的围岩条件下都能起到很好的支护作用。
　　关键词：隧道工程  新奥法  围岩支护  持续发展
　　中图分类号：U455                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2020）02（c）-0010-02
　　为了适应隧道复杂的施工环境，建立安全可靠的施工现场，新奥法运用岩层对荷载的自承能力，加上巷道开挖时开挖面的约束作用，在隧道内围岩表层喷射混凝土，喷射混凝土的流动性能与岩层紧密贴合，补充岩层表面的凹陷，配以锚杆支护结构约束围岩的变形;在围岩有较大变形的区段，增加对喷锚结构的监测，保证隧道内部的稳定性。
　　1  新奥法
　　新奥法的提出是奥地利学者拉布西维兹（L.V.RABCEWICZ）教授，是新奥地利隧道工程施工方法的简称，新奥法结合了岩石力学与隧道工程理论，经过多个国家的研究与发展，在20世纪60年代得以正式命名。新奥法施工方法分为全断面法、台阶法和分部开挖法，根据不同的岩层类型和断面情况选择合适的方法。新奥法适用范围很广，包括受到风化的岩体、有细小的缝隙，但粘土含量很少的岩体、坚硬的岩体或者是有变成坚硬岩石趋势的岩体等。我国在20世纪60年代引入新奥法，将其运用在隧道工程，促进了隧道工程的发展与进步。
　　2  新奥法施工特点
　　（1）及时性：新奥法主要利用喷锚支护为主要方法，最大限度地开挖需要的工作面，利用锚杆限制支护前围岩的变形发展，阻止围岩松动;如果环境较复杂，可以进行超前支护，更有效地利用喷射混凝土早期的强度和粘聚性，限制岩层的变形，提高了围岩的稳定性。
　　（2）封闭性：隧道内喷射混凝土与锚杆是全面粘结的，可以有效地降低风化造成的围岩的碎裂与脱落，缓解膨胀岩体的膨胀效应。隧道开挖后，爆破会对岩层产生新的裂缝，从而随时引起变形与塌落;而新奥法利用喷射混凝土以较高的速度射向岩层，填补了围岩间的裂缝与凹穴。喷锚支护也隔绝了水和空气与围岩的接触，更好地保护岩层不受侵蚀。
　　（3）粘结性：隧道工程施工中，喷锚支护结构能与围岩全面粘结，起到了联锁作用，将被分割的碎石围岩粘结在一起，减小了碎石滑移的危险，同时喷锚结构与围岩间的抗滑移强度与粘聚力可以抵抗围岩的局部破坏，维持隧道内的稳定;在新奥法中，喷射混凝土与锚杆的复合作用将围岩层与支护构成一个整体共同保护岩体不破裂，提高围岩的稳定性和承载能力，改变了传统支护方法单一承担荷载的缺点;在开挖后立即在围岩表面喷射混凝土，防止出现应力集中现象，不会使岩层处于单向受力的状态，从整体上提高了围岩的强度。
　　（4）柔性：新奥法中的喷锚支护属于柔性薄性支护种类，正是由于支护结构的柔性，在围岩发生一定形变时，能与支护结构共同形变，削减围岩变形区，防止围岩变形过大导致岩层碎裂引起整个巷道的塌落。
　　3  新奧法施工手段与顺序
　　新奥法主要是以在隧道内围岩表面喷射混凝土，锚杆支护作为主要施工手段，通过锚杆喷射混凝土与岩层形成薄性的保护层，使围岩与锚杆支护紧密粘结，将围岩控制在可行的变形范围内。新奥法施工顺序需经过开挖、支护、衬砌等。
　　（1）开挖：新奥法对隧道内岩层开挖的步骤一次包括：钻孔、装药、爆破、通风等。巷道开挖时应边挖边安装支护结构，施工现场条件较差时可以采用分块多次开挖;开挖面长度根据岩层的硬度不同来决定。
　　（2）第一次支护：隧道开挖后，尽快进行第一次支护，在围岩表层喷一层3～5mm薄层混凝土。按所需要的系统布置锚杆位置，加固围岩深度，使混凝土喷层、锚杆与围岩连结成整体，在后续的工程中可以作为永久性支护而不用拆卸。复喷应达到设计厚度，在安装锚杆的同时，经过多次量测与观察，根据锁测量的信息时刻关注围岩的变形情况，以此确定第二次支护的强度。
　　（3）第二次支护和封底：第二次支护利用喷射混凝土形成内拱，提高了整个结构的支护能力;通过对围岩的实时监测可以获得第二次支护的时机。由于底部围岩的不稳固，导致岩层的变形，因此牵动两侧与顶部的支护不稳固，应尽快进行封底，使喷锚支护结构形成最终的稳定结构。
　　4  新奥法施工的不足
　　（1）新奥法在隧道内部施工必须具有良好的施工组织和管理，要求技术人员与管理人员都应有相应的技术水平，才能保证隧道工程的施工质量。
　　（2）隧道开挖时会改变岩层原有的围岩性质，所以需要量测人员时刻监测围岩变形动态，防止巷道的塌落;新奥法施工前对现场环境的监控量测尤为重要，地下排水沟需及时疏通，防止有积水，作业人员要配备齐全的安全设施，防止塌方、爆炸、粉尘等危险。
　　（3）新奥法进行干喷射会带来较大的灰尘以及对人体伤害较大的化学损害，必须加以防护，尤其是对眼睛、呼吸的保护，湿喷料与水的比例难以控制，所以不如干喷有效。
　　（4）由于不同的现场环境，在土壤环境较差，难以施工的情况可以配合盾构法施工。
　　5  结语
　　随着我国隧道工程的发展，新奥法已经成为巷道开挖工程中不能缺少的一项核心技术，是保证隧道安全高效开挖的重要手段。但我们仍需要清楚地认识到，新奥法依然处于设计发展时期，还需依托前人的工程经验，进一步研究出完善的施工流程，为隧道工程提供更好的技术支持。
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