谈新奥法在隧道工程施工中应用

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1、谈新奥法在隧道工程施工中应用　　摘要:新奥法施工技术为中国乃至全世界的隧道施工做出了巨大贡献，它几乎可以适用于从的Ⅰ～Ⅵ所有岩土环境，城市、山区、海底所有地域都能见到它的影子。它的成功不仅体现在数量上，在保证工期，保证安全，保证质量等方面也是少有比拟的。它是人类智慧的体现，是工程技术不断创新进步的结果，相信随着社会的进步，工程施工技术会越来越先进，但新奥法工程史上的功绩是不可抹灭的。关键词:隧道新奥法全断面台阶法分部开挖中图分类号：U45文献标识码：A1新奥法的理论介绍最初，人们都认为在地层中开挖坑道必然要引起围岩坍塌掉落，开挖的断面越大

2、，坍塌的范围也越大。因此，传统的隧道结构设计方法是将围岩看成是必然要松弛塌落，而成为作用于支护结构上的荷载。随着科学的及工程施工技术的不断进步，人们对岩体有了更深层的认识。上世纪六十年代被奥地利学者L·腊布兹维奇教授命名为“新奥地利隧道施工法（NewAstriaTunnelling11Method）”，简称“新奥法（NATM）”的施工方法正式出台。它认为岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，而不是必然要坍塌的荷载，为了充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形。一方面允许变形，使围岩中能形成承载环；另一方面又必须限制它，使岩体不致过度松

3、弛而丧失或大大降低承载能力。新奥法施工的基本原则可概括为：“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。2新奥法施工新奥法施工方法有很多，基本上可分为：全断面法、台阶法、分部开挖法三大类及若干变化方案。2.1全断面法通常用在Ⅰ～Ⅲ硬岩中，按照隧道设计轮廓线一次爆破成型。它的施工顺序是：①按断面设计炮眼；②钻眼，然后装药、连接导爆管；③退出钻孔台车，引爆炸药，开挖出整个隧道断面；④排除危石，安设拱部锚杆和喷第一层混凝土；⑤清运石碴；⑥安设边墙锚杆和喷混凝土；⑦隧道仰拱支护；⑧开始下一轮循环。全断面法的优点是：工序少，相互干扰少，便于组织施工和管理；工

4、作空间大，便于组织大型机械化施工，还可采用深孔爆破，施工进度高。工程实例：大瑶山双线隧道施工时采用深孔爆破全断面施工，最深钻孔深度5.15米，复合式衬砌单口月成洞达150-200米。2.2台阶法11台阶法中包括长台阶法、短台阶法和超短台阶法等三种，其划分一般是根据台阶长度来决定的，如图1所示。至于施工中究竟应采用何种台阶法，要根据以下两个条件来决定：A．初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，闭合时间要求越短；B．上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械设备对施工场地大小的要求。（a）长台阶法（b）短台阶法　　（C）超短台阶法图1台阶法施

5、工步骤2.2.1长台阶法这种方法是将断面分成上半断面和下半断面两部分进行开挖，上、下断面相距较远，一段上台阶超前50m以上或大于5倍洞跨。当隧道长度较短时，亦可先将上半断面全部挖通后，再进行下半断面施工，即为半断面法。长台阶法的作业顺序为：（1）开挖上台阶。用两臂钻孔台车或台车配合凿岩机钻眼、装药爆破，地层较软时亦可用挖掘机开挖。安设锚杆和钢筋网，必要时加设钢支撑、喷射混凝土。（2）下台阶开挖。它在上半断面超前50m以上后才开始开挖作业，炮后出渣，安设边墙锚杆和喷混凝土。11相对于全断面法来说，长台阶法一次开挖的断面和高度都比较小，只需配

6、备中型钻孔台车即可施工，而且，对维持开挖面的稳定也十分有利。所以，它的适用范围较全断面法广泛，凡是在全断面法中开挖面不能自稳，但围岩坚硬不用底拱封闭断面的情况，都可采用长台阶法。工程实例：云南青山岭公路隧道全长1100m。隧道岩性以褐灰、浅灰、灰绿色流纹岩为主，风化厚度大，岩体多以碎裂结构为主，不同风化程度的流纹岩，力学性质差别较大，隧道区域划分为Ⅱ、Ⅲ类围岩。Ⅲ围岩采用长台阶施工，设计循环进尺1.5m，月进尺50m。2.2.2短台阶法这种方法也是分成上下两个断面进行开挖，只是两个断面相距较近，一般上台阶长度小于5倍但大于1~1．5倍洞跨

7、。上下断面采用平行作业。短台阶法的作业顺序和长台阶相同。由于短台阶法可缩短支护结构闭合的时间，改善初期支护的受力条件，有利于控制隧道收敛速度和量值，所以适用范围很广，Ⅱ~Ⅵ级围岩都能采用，尤其适用于Ⅴ、Ⅵ级围岩，是新奥法施工中主要采用的方法之一。短台阶法的缺点是上台阶出碴时对下半断面施工的干扰较大，不能全部平行作业。11工程实例：京珠高速公路靠椅山隧道位于广东省韶关市翁源县铁龙镇与新江镇交界处，分左右线隧道，横穿靠椅山。隧道设计为单洞三车道，采用R=7.4m单心圆曲墙式衬砌，除明洞衬砌外，其余衬砌类型均按新奥法原理设计，采用复合式衬砌。右

8、线出口端2050m，地质为中下泥盆统桂光群砂岩及泥质粉砂岩夹薄层页岩，因受褶曲及构造挤压影响，岩层节理裂隙发育，岩层破碎，岩石风化成亚砂土、亚粘土，原岩结构完全破坏。在软岩地段施工中，采用短台