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【摘 要】隧道新奥法施工以减少对围岩少扰动,充分发挥围岩的自身承能力,主要依靠围岩的自稳性加上必要的柔性支护达到较理想的状态,改变了以往粗犷的施工方法,开挖出现临空面后尽快支护使结构闭合,并对施工完毕的初支和二衬进行监测,根据监测数据指导施工。主要概括为“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、快封闭”。
【关键词】公路;隧道;新奥法
云南省位于中国西南的边陲,重山岭地区,平缓的山区只占总面积10%,大面积土地高低差参,纵横起伏。所以我们在修建公路特别是高等级公路时会遇到较多的隧道工程,那么我国目前隧道施工基本上都是在使用新奥法进行设计施工,什么是新奥法,它有那些特点,为什么我们要采用这样的方法,结合实际施工经验和相关理论来进行探讨。
一、什么是新奥法
新奥法即新奥地利隧道施工方法的,原文是New Austrian Tunnelling Method简称NATM,新奥法概念是奥地利学者拉布西维兹(L.V.RABCEW ICZ)教授于五十年代提出的,新奥法是应用岩体力学理论,以维护和利用围岩的自承能力为基点,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,及时的进行支护,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支护体系的组成部分,并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。于六十年代取得专利权并正式命名。
二、新奥法的特点
(一)充分保护围岩,减少对围岩的扰动
这是新奥法的一个基本理念,我们在隧道开挖爆破时尽量减少对围岩的扰动,隧道设计规范将隧道围岩分成六级,分别是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ,数字越小的围岩性质越好。
Ⅰ类:岩石新鲜完整、构造影响轻微、节理裂隙不发育或稍发育,闭合且延伸不长,无或很少软弱结构面、断层带宽<0.1米,与洞向近正交、岩体呈整体或块状砌体结构。
Ⅱ类:岩石新鲜或微风化,受构造影响一般。节理裂隙稍发育或发育。有少量软弱结构面、层间结合差。断层破碎带宽<0.5米、与洞向斜交或正交、岩体呈块状砌体或层状砌体结构。
Ⅲ类:岩石微风化或弱风化,受地质构造影响裂隙发育、部分张开充泥。软弱结构面分布较多、断层破碎带<1米,与洞线斜交或平行、岩石呈碎石状镶嵌结构。
Ⅳ类:与III类同。断裂及软弱结构面较多,断层破碎带<2米,与洞平行,岩体呈碎石状镶嵌结构,局部呈碎石状压碎结构。
Ⅴ类:散体:砂层滑坡堆积及碎、卵、砾质土。
一般来说,我们遇到土质围岩时不用爆破,主要以机械开挖,人工辅助来进行,土质围岩大多在洞口浅埋段,当遇到这样的情况时,我们应在超前支护施工完后在进行洞身开挖,且每次开挖不宜过长,一般控制在0.75m或0.5m以内,以两榀工字钢为宜,而且应留核心土开挖支护,以确保施工安全。当遇到石质围岩需要爆破时,我们应使用光面爆破,光面爆破是支撑新奥法原理的重要技术之一。是指通过正确选择爆破参数和合理的施工方法,分区分段微差爆破,达到爆破后轮廓线符合设计要求,临空面平整规则的一种控制爆破技术。
(二)充分发挥围岩的自承能力
以往的施工方法很容易将围岩扰动破坏,使应力集中于临空面,相应的支护施工也较困难,危险性大,费用较高。新奥法的核心思想就是要充分发挥围岩的自承能力,减少扰动使应力保持平衡,在加以相应的支护形式来维持稳定。
(三)尽快使支护结构封闭
早封闭,在光面爆破后要尽快排险出渣,完后喷射混凝土封闭岩面,确保安全,随后在进行初支施工。初期支护的上下台阶、仰拱要早闭合,使之形成一个闭合环来分散传递应力。二次衬砌也叫二次支护应紧跟初期支护,与掌子面距离最好不要超过50m,这样才能确保施工和结构安全。
(四)监控量测
监控量测也是新奥法的一个重点,主要是对隧道里外使用设备进行必要的观测,根据量测数据来查看山体和隧道本身的变化,如地表沉降、拱顶下沉、周边位移等。利用这些数据来指导下一步的施工和注意事项。规范中的监控量测共有15项,其中必测项有4项,选测项有11项,根据工程实际来制定量测方案。这项工作现在都是第三方来完成,由他们来出具量测资料并提出施工建议。
三、新奥法在实际应用当中存在的问题
新奥法有很强的理论性,从围岩到支护方法等有较好的理解和分析,同时也有辅助保障措施来指导施工,非常完善。但根据我们国家目前的施工水平和管理经验有些也很难做到,很多时候只是在凭经验进行施工。比如光面爆破技术,它是支撑新奥法原理的重要技术之一,有个前提就是要正确选择爆破参数,那么首先就要分析岩性,通过复杂的计算来确定孔位和药量,这样才能实现爆破出光面,但会自己分析计算岩性和孔位药量的人毕竟太少,有也都成为专家了。新奥法的施工原理是建立在充分的对围岩了解分类的基础上的,这些都很难具体操作。但是了解它的原理和方法是很重要的,这也需要很多人的努力去实现。
四、结语
新奥法施工是从实际经验中总结出来的,又在不断实践经验中得以丰富其内容和进一步发展,新澳法施工在我国推广以来,经过几十年的发展,通过科研、设计、施工三结合,在修建多座公路隧道中,应用新奥法及其相应的技术,取得了较大的成就。不可否认,新奥法也存在不少缺点,不过经过技术人员和广大科技工作者的共同努力一定可以把新奥法不断完善,在我国的现代化建设进程中发挥更加重要的作用。
参考文献
[1] 肖青.高速公路隧道新奥法施工技术探讨[J].山东工业技术,2014(22).
[2] 冯忠华.高速公路隧道新奥法施工应用[J].交通世界(建养机械),2012(06).
[3] 冉卫.公路隧道新奥法施工技术探讨[J].江西建材,2016 (05).
作者简介:罗国富(1981- ),男,云南凤庆人,本科,工程师,研究方向:公路工程技术。
【关键词】公路;隧道;新奥法
云南省位于中国西南的边陲,重山岭地区,平缓的山区只占总面积10%,大面积土地高低差参,纵横起伏。所以我们在修建公路特别是高等级公路时会遇到较多的隧道工程,那么我国目前隧道施工基本上都是在使用新奥法进行设计施工,什么是新奥法,它有那些特点,为什么我们要采用这样的方法,结合实际施工经验和相关理论来进行探讨。
一、什么是新奥法
新奥法即新奥地利隧道施工方法的,原文是New Austrian Tunnelling Method简称NATM,新奥法概念是奥地利学者拉布西维兹(L.V.RABCEW ICZ)教授于五十年代提出的,新奥法是应用岩体力学理论,以维护和利用围岩的自承能力为基点,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,及时的进行支护,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支护体系的组成部分,并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。于六十年代取得专利权并正式命名。
二、新奥法的特点
(一)充分保护围岩,减少对围岩的扰动
这是新奥法的一个基本理念,我们在隧道开挖爆破时尽量减少对围岩的扰动,隧道设计规范将隧道围岩分成六级,分别是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ,数字越小的围岩性质越好。
Ⅰ类:岩石新鲜完整、构造影响轻微、节理裂隙不发育或稍发育,闭合且延伸不长,无或很少软弱结构面、断层带宽<0.1米,与洞向近正交、岩体呈整体或块状砌体结构。
Ⅱ类:岩石新鲜或微风化,受构造影响一般。节理裂隙稍发育或发育。有少量软弱结构面、层间结合差。断层破碎带宽<0.5米、与洞向斜交或正交、岩体呈块状砌体或层状砌体结构。
Ⅲ类:岩石微风化或弱风化,受地质构造影响裂隙发育、部分张开充泥。软弱结构面分布较多、断层破碎带<1米,与洞线斜交或平行、岩石呈碎石状镶嵌结构。
Ⅳ类:与III类同。断裂及软弱结构面较多,断层破碎带<2米,与洞平行,岩体呈碎石状镶嵌结构,局部呈碎石状压碎结构。
Ⅴ类:散体:砂层滑坡堆积及碎、卵、砾质土。
一般来说,我们遇到土质围岩时不用爆破,主要以机械开挖,人工辅助来进行,土质围岩大多在洞口浅埋段,当遇到这样的情况时,我们应在超前支护施工完后在进行洞身开挖,且每次开挖不宜过长,一般控制在0.75m或0.5m以内,以两榀工字钢为宜,而且应留核心土开挖支护,以确保施工安全。当遇到石质围岩需要爆破时,我们应使用光面爆破,光面爆破是支撑新奥法原理的重要技术之一。是指通过正确选择爆破参数和合理的施工方法,分区分段微差爆破,达到爆破后轮廓线符合设计要求,临空面平整规则的一种控制爆破技术。
(二)充分发挥围岩的自承能力
以往的施工方法很容易将围岩扰动破坏,使应力集中于临空面,相应的支护施工也较困难,危险性大,费用较高。新奥法的核心思想就是要充分发挥围岩的自承能力,减少扰动使应力保持平衡,在加以相应的支护形式来维持稳定。
(三)尽快使支护结构封闭
早封闭,在光面爆破后要尽快排险出渣,完后喷射混凝土封闭岩面,确保安全,随后在进行初支施工。初期支护的上下台阶、仰拱要早闭合,使之形成一个闭合环来分散传递应力。二次衬砌也叫二次支护应紧跟初期支护,与掌子面距离最好不要超过50m,这样才能确保施工和结构安全。
(四)监控量测
监控量测也是新奥法的一个重点,主要是对隧道里外使用设备进行必要的观测,根据量测数据来查看山体和隧道本身的变化,如地表沉降、拱顶下沉、周边位移等。利用这些数据来指导下一步的施工和注意事项。规范中的监控量测共有15项,其中必测项有4项,选测项有11项,根据工程实际来制定量测方案。这项工作现在都是第三方来完成,由他们来出具量测资料并提出施工建议。
三、新奥法在实际应用当中存在的问题
新奥法有很强的理论性,从围岩到支护方法等有较好的理解和分析,同时也有辅助保障措施来指导施工,非常完善。但根据我们国家目前的施工水平和管理经验有些也很难做到,很多时候只是在凭经验进行施工。比如光面爆破技术,它是支撑新奥法原理的重要技术之一,有个前提就是要正确选择爆破参数,那么首先就要分析岩性,通过复杂的计算来确定孔位和药量,这样才能实现爆破出光面,但会自己分析计算岩性和孔位药量的人毕竟太少,有也都成为专家了。新奥法的施工原理是建立在充分的对围岩了解分类的基础上的,这些都很难具体操作。但是了解它的原理和方法是很重要的,这也需要很多人的努力去实现。
四、结语
新奥法施工是从实际经验中总结出来的,又在不断实践经验中得以丰富其内容和进一步发展,新澳法施工在我国推广以来,经过几十年的发展,通过科研、设计、施工三结合,在修建多座公路隧道中,应用新奥法及其相应的技术,取得了较大的成就。不可否认,新奥法也存在不少缺点,不过经过技术人员和广大科技工作者的共同努力一定可以把新奥法不断完善,在我国的现代化建设进程中发挥更加重要的作用。
参考文献
[1] 肖青.高速公路隧道新奥法施工技术探讨[J].山东工业技术,2014(22).
[2] 冯忠华.高速公路隧道新奥法施工应用[J].交通世界(建养机械),2012(06).
[3] 冉卫.公路隧道新奥法施工技术探讨[J].江西建材,2016 (05).
作者简介:罗国富(1981- ),男,云南凤庆人,本科,工程师,研究方向:公路工程技术。