_新意法_在国外隧道工程中的应用
土木工程新意法在隧道施工中的应用实践
新意法在隧道施工中的应用实践摘要：为解决隧道施工存在的问题，在提出新意法原理的基础上，结合工程实例，对新意法的工艺流程和应用要点进行分析，提出新意法的优势与局限性，旨在使新意法得到更加广泛的应用，为相关人员提供参考。
关键词：隧道施工;新奥法;新意法;0引言新意法是岩土控制变形分析法的别称，由意大利学者皮埃特罗·卢纳尔迪在20世纪70年代提出，其间经历了大量实验分析与统计。
进入新世纪以后，该方法在欧洲国家隧道建设中得到广泛应用，特别是意大利，已将该方法纳入到隧道工程相关规范。
此后不久，一些工程师前往意大利考察后，首次将新意法引入我国，并将其在很多实体工程中进行实践应用。
这些实体工程的围岩等级达Ⅵ级，自稳性很差，采用新奥法进行施工时，围岩产生明显的变形与坍塌，导致隧道开挖施工中断，无法顺利进行。
相关领域专家经过反复论证，决定引入新意法进行施工，通过对隧道出口处拱顶实际沉降量及边墙变形量的动态监控，得出新意法的应用能从根本上保证隧道安全与稳定的结论。
本文对新意法的原理和实践进行分析，以验证新意法的优越性，如加快施工进度、保证工期、降低造价和提高安全性。
1新意法原理新意法提出，开挖是隧道结构所受应力达到最大的阶段，而非隧道施工结束后。
隧道开挖过程中，围岩应力将在开挖轮廓线上产生一定拱部效应拱与应力增加带，在隧道不断沿径向产生压力拱的同时，还会形成很大纵向压力拱，且这一压力拱的高度还会受到前方岩体及后方支承两方面因素的影响；而压力拱的具体位置会由于隧道开挖与支护不断进行发生变化。
如果拱部效应由于开挖轮廓的变化而改变，结构整体性和使用寿命受到施工过程中隧道强度的直接影响，则按照岩土强度变形及地应力大小可将压力拱分成以下三种状态：①在近部快速形成，相对稳定；②在与隧道相距较远的部位形成，短期稳定；③无法形成，不稳定。
新意法实施隧道施工建设时，按照施工阶段可将隧道变形分成下列三类：①预收敛变形；②挤出变形；③收敛变形。
“新意法”在国外隧道工程中的应用
（ ｕｙ ｎ ｅ ａｃ ｎｔｕｅｏ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏｏｙ Ｃ ｉａＲ ｉ ａ ｕ ｎｌ Ｌ ｏａ ｇＲ ｓ ｒｈＩｓｔｔ ｆＳ ｅ ｅａ ｄ Ｔｃｎ ｌ ， ｈｎ ａｌ ｙ Ｔ ｎ ｅ ｅ ｉ ｃｎ ｇ ｗ Ｇｏｐ Ｃ ． Ｌｄ ， ｕｙ ｎ ７ ０ ９ Ｈ ｎ ｎ ｈｎ ） ｒｕ ｏ ， ｔ． Ｌ ｏａ ｇ４ １ ０ ， ｅａ ，Ｃ ｉａ
我 国 的推广 应用 。
在过 去数 十年 内 ， 新意 法 ” 泛 应 用 于 意 大利 的 “ 广 铁路 和公路 领域 ， 已纳 入 意 大 利 的 隧道 设 计 和 施 工 并 规 范 。“ 意 法 ” 应 用 于欧 洲 其 它一 些 国 家 的 隧 道 新 还
项 目 。
在 武广 客运 专线 浏 阳河 隧道 中 ， 相关 施 工 单 位 对
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ｉ ｈ ａ ｅ ，ａ ｖ ｒ ｉｗ ｓ ｍａ ｅ ｏ ｈ ｐ ｉａｉ ｎ ｏ ｎ ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ｎ ｏ ｅ ｖ ｅ ｉ ｄ ｎ ｔ ｅ ａ ｐｌ ｔｏ ｆ ＡＤＥＣＯ— ｐ ｒ ａ ｈ ｉ ｈ ｕ ｎ ｌ ｎ Ｉａｙ ａ ｄ ｃ ＲＳ ａ ｐ ｏ ｃ ｎ ｔ ｅ ｔ ｎ ｅ ｉ ｉ ｔｌ ｎ ｎｇ ｏ ｈ ｒｆｒ ｉｎ ｃ ｕ ｔｉｓ ｔ ｅ ｏ ｅｇ ｏ ｎ ｒｅ ．Ｆｕ ｔ ｅ ｍｏ ｅ，ｔ ｅ ａ ｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｒｈ ｒ ｒ ｈ ｐ ｌｃ ｔｏ ｆＡＤＥＣＯ— ｐ ｏ ｃ ｎ ｔ ｎ ｌ ｇ ｉ ｅ ｅ ｔ ｄ ｉ ｔ ｉ，ｗｉｈ ＲＳ ａ ｐｒ ａ ｈ ｉ ｕｎ ｅｉ ｓ ｐｒ ｓ ｎ ｅ ｎ ｄｅａｌ ｎ ｔ
新意法
一、基本原理
隧道掘进时对隧道周边及前方一定范围的围岩 产生扰动，改变了围岩原始应力状态。在开挖面周 边区域内，围岩由三轴应力逐渐转变为平面应力状 态，开挖面及前方一定范围内围岩应力重分布。开 挖后围岩变形也在扰动区域内提前发生。
当开挖面前方围岩的应力状态处于弹性范围内时， 在开挖轮廓线 附近产生弹性变形 ， 称为“ 拱部效 应”，这时开挖面处于稳定状态；
拱部效应
拱部效应
拱部效应
拱部效应
自然拱部效应
自然拱部效应
转移拱部效应
转移拱部效应
如果开挖后围岩处于弹~塑性状况，开挖轮廓四 拱部效应
拱部效应
周及开挖面将朝隧道内产生塑性变形，“拱部效应” 将从开挖轮廓周围往外移到地层中，但此“转移” 只能通过足够的支护措施来实现和控制； 自然拱部效应
转移拱部效应
无拱部效应
施工
注：（*）变形现象是指，开挖面挤压及在岩层体内部一定的变化距离 内的收敛。
二、实施要点
该工法分为两个实施阶段：在设计阶段完成地质 勘察、诊断及处理措施设计；施工阶段则边实施作 业边监控量测，然后优化调整，使开挖面和洞身结 构体系形成平衡，保持稳定。
勘察
设计阶段 诊断 处治 设计阶段
实施
监测 反馈
意大利博洛尼亚一佛罗伦萨高速铁路隧道工程
意大利博洛尼亚一佛罗伦萨高速铁路全长约92km，其 中隧道总长84.5 km。隧道穿越复杂多变的、极差的地 层，断面面积约140 m2 。该项目采用“新意法” 编制 设计规范，并以此为基础进行工程招标和施工设计。 该工程地质条件虽很差，但是，由于按“新意法” 进 行设计和施工，把风险降到了最低，因此仍以“交钥 匙”合同方式发包。该工程于1998年开工，全断面开 挖，机械化程度很高。工程进展顺利，每个工作面平 均月成洞50m。“新意法”在该工程中的应用取得了 巨大成功。
隧道工程新奥法和新意法
2.2 围岩与支护结构平衡状态的建立
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目录
1 新奥法的基本概率 2 隧道施工过程的力学分析 3 新意法的基本理论 4 新意法设计施工的主要程序 5 新奥法和新意法的对比
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3 新意法的基本理论 本节主要内容： ➢新意法的基本原理 ➢新意法的基本术语 ➢地层变形反应的三个阶段
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3 新意法的基本理论
7
1.3 新奥法原理的要点
7.进行有效的监控量测
在施工过程中，对隧道周边进行位移收敛量测是必不可
少的一个重要环节，以此作为合理选择支护结构的形式与尺 寸和指导下一阶段施工的依据。
8.通过“排堵措施”解决衬砌渗水
对外层衬砌周围岩体的渗水，要通过足够的“排堵措施” 予以解决，如在两层衬砌之间设置中间防成柔性的
以便与围岩紧密接触，共同变形和共同承载。因此，初 期支护大多采用喷射混凝土、锚杆和钢筋网的联合支护形式。 这种衬砌在力学上被视为易变形的壳体结构；
6.要尽可能使结构做得圆顺
隧道的几何形状必须满足在静力学上作为圆筒结构的计 算条件,因此,要尽可能使结构做得园顺(如做成圆形或椭圆 形的)，不产生突出的拐角，以避免产生应力集中现象。同 时,尽早时结构闭合(封底)，以形成承载环；
2 地层变形反应的控制方式不同
新奥法采用锚杆、喷射混凝土、钢拱架、施作仰拱等手段， 仅对掌子面后方的隧道施加约束；
新意法不仅要求隧道的支护措施要与掌子面保持适当距离， 不能落后掌子面太远，以对隧道提供连续的约束作用，而且要 求对超前核心土采取适当的防护和加固措施，提高其强度和变 形特性，以对隧道提供超前约束作用。对掌子面及掌子面前方 地层的变形反应进行分析，如图所示：
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2.1 围岩稳定性判据
全断面预加固隧道施工工法(新意法)
全断面预加固隧道施工工法(新意法)王正松;孙铁成;高波【摘要】意大利全断面预加固隧道施工工法是一种系统的全断面机械化开挖的隧道设计、施工技术.该工法适用于软弱地层大断面隧道开挖、浅埋隧道控制地面沉降等复杂地质条件的地下施工,被意大利公路及铁路领域纳入规范并且被广泛采用.欧洲国家的大型项目施工也较多地采用此工法.简要介绍其以控制工作面超前核心围岩变形为手段的主要理念、施工原则及施工方法,并采用有限元软件ABAQUS进行三维数值模拟,为软弱地层或较差地质力学地层条件修建大断面隧道提供一些建议.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2007(000)0z1【总页数】4页(P170-173)【关键词】隧道工法;超前核心围岩;有限元;新意法【作者】王正松;孙铁成;高波【作者单位】西南交通大学土木工程学院,成都,610031;石家庄铁道学院土木分院,石家庄,050043;西南交通大学土木工程学院,成都,610031【正文语种】中文【中图分类】U455.41 概述全断面预加固隧道施工工法又称为岩土控制变形分析(ADECO-RS)施工工法，该工法是通过对隧道工作面超前核心围岩的勘察、量测，预报围岩的应力-应变形态，并将围岩划分为A，B，C 3种类型，据此以信息化设计支护措施，确保隧道安全穿越复杂地层和实现全断面开挖的一种设计、施工指导方法。
意大利全断面预加固隧道施工工法适用于低粘聚力的软弱地层，大断面隧道开挖及用于浅埋隧道控制地面沉降和挤压地层的深埋隧道开挖，该工法被意大利公路及铁路领域纳入规范并且广泛采用。
欧洲国家的大型项目施工也较多地采用此工法[1]。
2006年11月在北京“中国高速铁路隧道国际学术研讨会”上，意大利特莱维集团对ADECO-RS工法作了专题报告，并将ADECO-RS工法这个名称用中文解释为“新意法”。
同时国际岩石力学学会(ISRM)的Frederic L.Pellet教授在2006年中国的巡回讲学中也称为“新意大利隧道施工法[New Italian Tunneling Method(NITM)][2]。
浅谈新意法隧道施工理念及主要施工方法
浅谈新意法隧道施工理念及主要施工方法摘要：新意法(NITM)即NewItalianTunnelingMethod，是40多年前意大利的PietroLunardi教授在围岩压力拱理论及新奥法理论研究的基础上，通过数百座隧道的结构分析和研究逐步创建出的岩土控制变形分析(ADECO－ＲS)法，它强调通过调节超前核心土的稳定性来控制隧道变形。
该工法被意大利公路、铁路领域广泛采用并纳入规范，且在欧洲许多国家的大型隧道施工项目中得到应用。
国内的卧龙隧道口、浏阳河隧道、桃树坪隧道等对新意法的部分要素进行了尝试，并取得了不错的效果。
本文主要分析新意法隧道施工理念及主要施工方法。
关键词：隧道施工;新意法;超前核心土;预支护引言在公路隧道建设中，为了方便公路桥梁与隧道的连接，保持线路线性平稳，高架桥连接的隧道经常采用多拱形隧道的设计形式。
连拱隧道具有位置选择自由和对地形适应性强的特点。
特别是在应用于城市时，门户电线的地板面积小，布线的复杂性小，可以大大降低拆除和设计成本。
然而，连拱隧道虽然具有上述优点，但也存在复杂的结构应力、许多施工工艺、结构系统频繁的应力转换、复杂的施工、缓慢的施工进度等缺点。
1、新意法核心理念新意法认为隧道围岩的变形分为收敛变形、预收敛变形及掌子面挤出变形。
因预收敛变形及掌子面挤出变形均取决于超前核心土的强度及变形特性，进而得出超前核心土的特性对整个隧道的围岩变形起关键作用。
新意法通过对隧道掌子面超前核心土岩体结构特性、岩体坚硬程度等特征判定将超前核心土稳定类型分为A、B、C三类，并将每种稳定类型与隧道整体变形情况对应关联。
当预测判定超前核心土为不稳定类型时，为了确保隧道安全穿越复杂地层，可以通过辅助手段将超前核心土加固至稳定类型，甚至依赖超前核心土，将其视为控制隧道围岩变形和稳定的重要工具，即提高超前核心土的刚度和强度就能够调整围岩预收敛及掌子面挤出变形的程度，达到围岩稳定的目的。
2、新意法主要内容2.1隧道围岩支护新方法的主要内容是预先保护隧道周围的岩石，主要是为了正确调整改良后的基性土的刚度和强度，实现对周围岩石变形的有效控制。
浅谈新奥法施工技术,在隧道施工中的应用
浅谈新奥法施工技术，在隧道施工中的应用中铁****局***公司武水项目部aihua2205【摘要】结合在羊角隧道施工中的施工学习，浅谈新奥法施工技术在隧道施工中的作用。
【关键词】施工新奥法隧道1引言随着社会的发展，科学的进步，经济的发展，不可缺少的前提是什么呢？快速畅通的交通网是经济发展的前提，公路是国民经济的重要命脉，由于具有其特有的灵活性和优越性，发挥着其他运输方式不可代替的作用。
要不然怎么会有“要致富，先修路”呢？然而隧道工程在交通运输中占了举足轻重的地位。
也许说起隧道施工，大多数的搞工程人都并不会感到陌生。
然而对于那些业余人士来说，还是一片茫然，“什么叫隧道？”隧道——以任何方式修建，最终用于表面以下的条形建筑物，其空洞内部净空断面在2m2以上者叫做隧道。
2工程概况重庆至长沙公路武隆至水江段，是国家重点干线公路宁波至樟木公路的重要组成部分，也是重庆市“二环八射”主骨架公路网中的重要的射线之一。
位于重庆市东南部的武隆县、南川市境内，总体呈东西走向。
第B7合同段为K24+500～K27+835，全长3335m，位于重庆市武隆县白马镇境内。
采用计算行车速度80Km/h、路基宽24.5m、全立交、完全控制出入、实行收费管理的四车道高速公路。
本合同段主要工程为羊角隧道出口端左线3223.5m、右线3245m；郭溪沟中桥左线68.54m（3-20m预应力砼空心板，其中桩基8根，20M空心板21片；）、右线87.201m（4-20m预应力砼空心板，其中桩基9根，20M 空心板28片）及郭溪沟中桥渡线桥40.37m （整体现浇砼空心板，桩基16根）等。
本合同段总投资为196105702元，其中总则10107232元；路基279651元；桥梁6069335元；隧道162436238元；专项暂定金额6760000元；暂定金额17213246元。
本合同段合同工期为30个月，于2005年12月26日开工，计划于2008年5月25日完工，提前总工期1个月。
新意法在国外隧道不良地质中的应用
新意法在国外隧道不良地质中的应用张磊【摘要】新意法作为继新奥法之后兴起的一种隧道修建理念,为解决软弱围岩等复杂条件下新奥法无法施工或很难施工的技术难题提供了新的解决途径,具有可全断面机械开挖、安全质量风险可控等优点.文章介绍了新意法的核心理论思想,并结合在国外实施的甘塔斯隧道工程实例,阐述了新意法理念独特的技术优势和应用前景.【期刊名称】《西部交通科技》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】7页(P63-69)【关键词】新意法;超前核心土;玻璃纤维锚杆;全断面开挖法;膨胀性围岩;侵限换拱【作者】张磊【作者单位】中国土木工程集团有限公司,北京 100038【正文语种】中文【中图分类】U455.4张磊(1985—)，工程师，硕士，研究方向：隧道与地下工程。
目前我国隧道建设主要采用新奥法，其理论精髓是“保护、利用和调动围岩自承能力”，并通过超前预报、锚喷支护和监控量测等系列手段来实现，见下页图1。
该方法已在国内得到广泛使用，并形成“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”等中国特色方法[1-2]。
但在新奥法应用过程中，由于其理论自身尚存不足以及众人对其理解存在差异，有的还造成了惨痛的失败和教训。
20世纪70年代中期，意大利Pietro Lunardi教授在研究围岩压力拱理论和新奥法施工理论时，结合对数百座隧道理论研究和现场试验研究，创立了新意法。
该方法目前在意大利以及其他欧洲国家已得到较为广泛的应用，尤其是在复杂多变的不良地层环境中。
虽然新意法在国内已应用于桃树坪隧道、浏阳河隧道等[3]，但其核心理论思想仍未被广大隧道建设者所熟知，而且可参考实例较少。
本文将结合在国外施工的甘塔斯隧道遭遇的不良地质实施过程中的教训经验，谈谈对新意法理念的思考。
新意法是通过对隧道掌子面前方超前核心土的勘察、量测，预报围岩的应力-应变形态，并将其划分为A、B、C三种拱效应类型，同时据以信息化设计和施工措施，确保隧道安全穿越复杂不良地层和实现全断面开挖的一种设计、施工理念[4]。
新意法
当开挖面前方围岩的应力状态处于弹性范围内时， 当开挖面前方围岩的应力状态处于弹性范围内时， 在开 挖轮廓线 附近产生 弹性变形 ， 称为 “ 拱部效 这时开挖面处于稳定状态； 应”，这时开挖面处于稳定状态；
拱部效应
拱部效应
自然拱部效应
如果开挖后围岩处于弹~ 塑性状况， 如果开挖后围岩处于弹 ~ 塑性状况 ， 开挖轮廓四 周及开挖面将朝隧道内产生塑性变形， 拱部效应” 周及开挖面将朝隧道内产生塑性变形 ， “ 拱部效应 ” 将从开挖轮廓周围往外移到地层中， 但此“ 转移” 将从开挖轮廓周围往外移到地层中 ， 但此 “ 转移 ” 只能通过足够的支护措施来实现和控制； 只能通过足够的支护措施来实现和控制；
一、基本原理
隧道掘进时对隧道周边及前方一定范围的围岩 产生扰动，改变了围岩原始应力状态。 产生扰动，改变了围岩原始应力状态。在开挖面周 边区域内， 边区域内，围岩由三轴应力逐渐转变为平面应力状 开挖面及前方一定范围内围岩应力重分布。 态，开挖面及前方一定范围内围岩应力重分布。开 挖后围岩变形也在扰动区域内提前发生。 挖后围岩变形也在扰动区域内提前发生。
工作程序表
时期 设计 阶段 ——勘测 勘测 ——诊断 诊断 ——处治 处治 ——作业 作业 ——监控 监控 ——最终设 最终设 计调整 概述 ——自然平衡状态分析 自然平衡状态分析 ——无稳定措施时变形现象的分析与预测（*） 无稳定措施时变形现象的分析与预测（ ） 无稳定措施时变形现象的分析与预测 ——采用稳定措施时变形现象控制（*） 采用稳定措施时变形现象控制（ ） 采用稳定措施时变形现象控制 ——运用稳定方法控制变形现象（*） 运用稳定方法控制变形现象（ ） 运用稳定方法控制变形现象 ——变形现象的控制与监测（*）,此变形现象被 变形现象的控制与监测（ ） 此变形现象被 变形现象的控制与监测 作为隧道掘进过程中围岩的反应（ 作为隧道掘进过程中围岩的反应（开挖处挤压 及隧道轮廓处收敛监测， 及隧道轮廓处收敛监测，以及岩层内部的变化 监测） 监测） ——变形现象解释（*） 变形现象解释（ ） 变形现象解释 ——开挖面和隧道支护体系稳定平衡 开挖面和隧道支护体系稳定平衡
02-国内外长大隧道施工技术的现状和展望
二、长大隧道施工技术现状及发展
就世界范围内的隧道建设总体而言，当前量 大面广的仍然是采用矿山法。
中国大陆矿山法隧道施工在施工机械化程度、 修建速度、长大隧道的修建能力(包括独头通 风深度)等方面均同国际先进水平相差无几。
二、长大隧道施工技术现状及发展
山 岭 隧 道 的 分 类
2.2 长大隧道施工理念
新 意 法 隧 道 施 工
铁道部－铁建设[2007]102号文件《关于加强铁 路隧道工程安全工作的若干意见》要求：
“隧道的设计和施工要积极学习、借鉴、采用、 推广国内外先进技术，对条件适宜的隧道要积极采 用“新意”法等先进施工方法和施工工艺”。
可以预见，在未来的五年或十年内，意大利全 断面预加固隧道施工工法将在我国隧道工程中推广 应用。
中国铁建
国内外长大隧道施工 技术的现状和展望
吴焕通 宋战平
中铁十三局集团有限公司
二○○就年四月二十一日
国内外长大隧道施工技术的现状和展望
一、国内外长大隧道建设
国外长大隧道建设 讨 论 国内长大隧道建设 提 二、长大隧道施工技术现状及发展 纲
三、长大隧道施工技术发展展望
国内外长大隧道施工技术的现状和展望
可以预见，在未来的五年或十年内，这一方法将 在我国隧道工程中广泛应用。
2.2 长大隧道施工理念
新 意 法 新意法特点：关注工作面超前核心围岩的稳定，并 隧 以此为基础对施工方法进行选择。 道 新意法适用条件： 施 （1）适用于低粘聚力的软弱地层； 工 （2）大断面隧道开挖；
（3）用于浅埋隧道控制地面沉降； （4）挤压地层的深埋隧道开挖。 意大利全断面预加固隧道施工工法（New Italian Tunneling Method(NITM)）又称为岩土控制变形分析 (ADECO－RS)施工工法。
新意法施工技术
Formworking and casting 35%
RATICOSA 隧道 - B2 类型断面操作循环
CORE-FACE REINFORCEMENT EXCAVATION
循环主要特征
Mucking 25%
Tracing 3% Drilling 35%
• 每一步长度 =12 m
Excavation 25%
TRIONFALE 隧道设计阶段: C1 断面
MILANO VENEZIA STATION
Garibaldi Station – Shaft Design 3D view
Shaft.
Side adits
Station tunnels
Freezing treatment - Geometry
C1R断面
• C1R断面主要用于粘结性差的土质开挖(砂或细颗粒土), 典型的断面类型为:
• • • 通过安装在隧道拱顶以及超前岩芯土上的注浆柱进行土壤改良, 最后通过钢管或 纤维玻璃结构单元进行加固; 通过在超前岩芯土上灌浆和安装纤维玻璃结构单元进行土壤改良; 如果需要, 安装排水管.
注浆
纤维玻璃
新意大利工法 （简称“新意法”）
隧道围岩变形控制分析工法（A.DE.CO-RS） 是上世纪80年代由意大利Pietro Lunardi 教授 在隧道预支护工艺基础上，将隧道开挖过程中 的变形状况按三维空间进行考虑，结合大量理 论和试验研究，形成此工法。
该工法用于隧道设计与施工，适应各种围 岩条件，特别是浅埋松软地层、变形环境控制 要求高的隧道工程。过去十余年中，意大利铁 路、公路及大型地下工程建设项目将此工法纳 入设计规范并且广泛采用。传入我国后有人称 之为“新意大利法”。
高速铁路体系：米兰-那不勒斯铁路线路(博洛尼亚-佛罗伦萨段)
新奥法设计原理在隧道施工中的应用及主要施工工艺外文及翻译
新奥法设计原理在隧道施工中的应用及主要施工工艺W.Broere1.奥法的设计原理新1.1隧道设计施工的两大理论及其发展过程二十世纪以来，人类对地下空间的需求越来越多，因而对地下工程的研究有了一个突飞猛进的发展。
在大量的地下工程实践中，人们普遍认识到，隧道及地下洞室工程，其核心问题，都归结在开挖和支护两个关键工序上。
即如何开挖，才能更有利于洞室的稳定和便于支护：若需支护时，又如何支护才能更有效地保证洞室稳定和便于开挖。
这是隧道及地下工程中两个相互促进又相互制约的问题。
在隧道及地下洞室工程中，围绕着以上核心问题的实践和研究，在不同的时期，人们提出了不同的理论并逐步建立了不同的理论体系，每一种理论体系都包含和解决（或正在研究解决）了从工程认识（概念）、力学原理，工程措施到施工方法（工艺）等一系列工程问题。
一种理论是二十世纪20年代提出的传统的“松弛荷载理论”。
其核心内容是：稳定的岩体有自稳能力，不产生荷载：不稳定的岩体则可能产生坍塌，需要用支护结构予以支撑。
这样，作用在支护结构上的荷载就是围岩在一定范围内由于松弛并可能塌落的岩体重力。
这是一种传统的理论，其代表人物有泰沙基和普氏等人。
它类似于地面工程考虑问题的思想，至今仍被广泛的应用着。
另一种理论是二十世纪50年代提出的现代支护理论，或称“岩承理论”。
其核心内容是：围岩稳定显然是岩体自身有承载自稳能力：不稳定围岩丧失稳定是有一个过程的，如果在这个过程中提供必要的帮助或限制，则围岩仍然能够进入稳定状态。
这种理论体系的代表性人物有拉布西维兹、米勒-菲切尔、芬纳-塔罗勃和卡斯特奈等人。
这是一种比较现代的理论，它已经脱离了地面工程考虑问题的思路，而更接近于地下工程实际，近半个世纪以来已被广泛接受和推广应用，并且表现出了广阔的发展前景。
由以上可以看出，前一种理论更注意结果和对结果的处理：而后一种理论则更注意过程和对过程的控制，即对围岩自承能力的充分利用。
由于有此区别，因而两种理论体系在过程和方法上各自表现出不同的特点。
新意法(ADECO-RS法)
1.2
新意法（ADECO-RS）与其它隧道设计施工方法的区别
ADECO-RS 法隧道设计和施工就时间和实践而言，表现出是具有明显区别的两阶段； ADECO-RS 法采用新型的对于所有隧道均基于一个单一参数（掌子面～超前核心土体系的应 力～应变特性）的地下工程基本理念框架； ADECO-RS 法的基础是对围岩对开挖的变形反应进行预测、监控和分析，且围岩对开挖的变形 反应成了隧道设计与施工的唯一参考参数。首先，从理论上对围岩的变形反应进行预测和调节， 然后对变形反应进行实测、分析和实验，在此基础上对施工设计进行调整； 引进超前约束理念，对众所周知的约束理念进行完善；另外，引进超前约束理念后，即使在最 困难的静力条件下，也可以按预定计划有序进行隧道施工，而无需在施工期间再采取加固措施； ADECO-RS 法包括采用地层防护技术， 其目的在于保护地层的地质特性和结构特性。 ADECO-RS 法把地层看作“施工材料” ，在隧道施工中发挥极为重要的作用，应尽
与传统土木工程施工相比，隧道开挖“介质”（围岩）显示了极其不规则的特性：非连续性、 非均质性以及各向异性。对于地下工程而言，围岩特性根据应力状态的改变而改变，从而影响对隧 道开挖的反应。 当隧道掌子面在开挖介质中向前推进时，形成“隧道开挖”。这显然是一个动态现象：隧道掘 进可以形象地比喻为一个圆盘不停地以速度V向前移动，并在其后形成临空面。在隧道掘进的同时， 在纵向与横向上对开挖介质产生扰动，最终改变原始应力状态。 在扰动区域，原始应力场通过隧道开挖发生变化，并且在其附近产生应力增加。增加应力的大 小决定了每种介质受扰动的范围（在受扰动的开挖介质中，围岩随受扰动介质体积的增加而损失其 岩土力学特性），因此，隧道变形特性与围岩强度σgd相关。 靠近隧道掌子面的扰动区域的范围取决于掌子面影响半径Rf，设计工程师必须高度重视隧道开 挖扰动区域的范围，在此范围内空间应力转变为平面应力状态（掌子面或过渡区域）；隧道研究要 求用三维法进行计算而不是只考虑二维空间。 “反应”是指开挖介质对隧道开挖行为的变形反应。变形在掌子面前方扰动区域内随着围岩周 围应力的增加提前发生，变形大小取决于开挖介质的强度以及隧道掌子面开挖的影响范围。变形的 大小，决定围岩是否侵入隧道设计理论开挖断面。发生隧道开挖设计净空侵限，也标志着隧道边墙 失稳。 可能发生以下三种基本情况： 假如隧道掘进过程中从空间应力状态转变为平面应力状态时，隧道掌子面应力递减（σ3=0）， 造成隧道掌子面前方的应力处于弹性范围内，从而使开挖形成的隧道边墙（或掌子面）发生较 小的变形，或变形可以忽略，从而可以保持稳定；在此情形下，在开挖轮廓线较近的位置产生 围绕隧道开挖轮廓面的自然应力路径（或称“成拱效应”）。 假如隧道掌子面应力状态递减（σ3=0），使掌子面前方的应力处于弹～塑性范围内，那么此时 围岩的反应极为重要，隧道边墙和掌子面将向隧道内产生弹～塑性变形，并且维持短期稳定状 态。这意味着如果不采取任何措施，将引发塑性变形，并且塑性变形从开挖轮廓周围以径向、 纵向扩散，使“成拱效应”从开挖轮廓线周围转移到围岩中。此类“转移”只有通过采取足够 的稳定及支护措施才能得到控制。 假如隧道掌子面应力状态递减（σ3=0），使掌子面前方的应力处于破坏/坍塌范围内，那么变 形反应是不可接受的，而且隧道掌子面前方围岩变得极不稳定，从而不能形成“成拱效应”。 这种情况发生在粘结力差的地层中或松散地层中。在这种情况下，由于不能自然形成“成拱效 应”，必须采取人工措施形成“成拱效应”。 因此，隧道“成拱效应”的形成及其位置取决于隧道开挖介质对开挖施工的“变形反应”的特 性及大小（通过“成拱效应”，我们可以了解到隧道结构处于长期稳定还是处于短期稳定）。 在此基础上，早在20世纪70年代，便开始着手研究由于隧道掘进/开挖导致的应力状态改变与相 应的隧道变形反应之间的关系。
谈新奥法在隧道工程施工中的应用
谈新奥法在隧道工程施工中的应用摘要: 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1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，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（New Astria Tunnelling Method）”，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。
新奥法理论及其在隧道中的应用
新奥法理论及其在隧道中的应用摘要：首先介绍了新奥法的历史和发展现状，从阐述新奥法的原理及其探讨新奥法一直存在的争议中对新奥法得到更深的认识，然后针对新奥法在隧道工程中的应用，阐述了新奥法的施工办法和工艺，探讨了新奥法施工的基本理念。
关键字：新奥法；原理；隧道工程；施工1.概述新奥法是奥地利隧道施工办法（New Austrian Tunneling Method，简写NATM）的简称。
现有的文献表明，新奥法以此最早源自Rabcewicz于1964年的英文文章，文中重新阐述了1962年他在德国Salzburg第十三次岩土力学讨论会的演讲中首次提出新奥法隧道施工实践中的一些基本概念，其名称前冠以“新”字是以区别于老的奥地利隧道工法。
在我国的地下工程领域中，新奥法的应用也得到了高度的重视。
20世纪50年代喷混凝土和锚杆技术已开始在矿山隧道中应用。
60~70年代喷锚支护已在铁道隧道中推广应用，1983年用新奥法在复杂地层中建成大瑶山铁路隧道，1990年我国第一条用浅埋暗挖施工的城市土层隧道—复兴门地铁站成功建成，90年代新奥法在城市交通隧道和公路隧道中得到了普遍的应用。
2.新奥法原理新奥法并非单指在隧道修建中的某种开挖方法或某种支护结构型式, 其含义实际上更为广泛和深刻。
新奥法以岩体力学为理论基础, 提出了一系列新的概念和原则, 同地下工程的传统概念和认识有根本的区别。
多少年来, 在隧道设计和施工中, 一直把支护结构（支撑、衬砌）和围岩看作是对立的两部份, 即把围岩作为松散土石荷载作用在支护结构上, 这就是所谓松散介质理论, 据此理论所设计的支护结构被动地承受来自围岩的荷载。
在隧道施工中, 普遍采用钢木支撑作临时支护, 不仅消耗大量钢木材料, 而且由于不能有效地遏制围岩的变形、松弛和防止围岩风化, 往往达不到安全的要求。
在灌注永久衬砌时, 又要拆除临时支护, 再一次扰动围岩, 导致围岩进一步松弛和地层压力的增长。
新意法隧道设计施工概述
区段 ， 确定 将要 采用 何 种 作 用 类 型 （ 前 约 束 作 用 或 超
变形 ） 目的 ； 前 核 心 土 的 强度 和 变形 特性 对 隧道 的 超
简单约束作用 ） 以控制变形 ， 并选择最适合于每个特
．
的长期和短期稳定起决定性作用。
定 隧道 区段 的 稳 定 措 施 以及 隧 道 的纵 、 断 面类 型 。 横
意法 。
大利 的公路 和铁路 领域 ， 已纳 入 意 大 利 的隧 道 设计 并
和施 工规 范 。Ａ Ｅ Ｏ—Ｒ Ｄ Ｃ Ｓ法还 应 用 于 欧洲 其 它 一些
随着 我 国经 济 的快 速 发展 ， 道修 建 的规模 和 速 隧
国家的 隧道项 目。 ２０ ０６年 ７月 ， 铁道 部有 关 领 导考 察 了意大 利佛 罗
中图分类号 ： ４５ Ｕ ５ 文献标志码 ： Ｂ
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（ 中铁 隧道集团有限公 司洛阳科学技术研 究所 ， 河南 洛阳 ４ １０ ） ７ ０９
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“新意法”在国外隧道工程中的应用翟进营,杨会军,王莉莉(中铁隧道集团有限公司洛阳科学技术研究所,河南洛阳 471009)摘要:介绍“新意法”在意大利等国隧道工程中的应用情况,并重点以意大利Vast o 隧道坍方治理工程为例,详细剖析“新意法”在隧道设计、施工的不同阶段中的具体运用,为“新意法”在我国的推广应用提供参考。
关键词:“新意法”(ADEC O -RS 法);隧道工程;应用;超前核心土;加固中图分类号:U455.4文献标志码:B 文章编号:1672-741X (2008)04-0469-07Appli cati on of ADECO 2RS Approach i n Tunneli n g i n Forei gn Countr i esZHA I J inying,Y ANG Huijun,WANG L ili(L uoyang R esearch Institute of Science and Technology,Ch ina R ail w ay TunnelGroup Co .,L td .,L uoyang 471009,Henan,China )Abstract:I n the paper,an overvie w is made on the app licati on of ADECO 2RS app r oach in the tunneling in Italy and other f oreign countries .Further more,the app licati on of ADECO 2RS app r oach in tunneling is p resented in detail,with the collap se treat m ent of Vast o tunnel in Italy as an exa mp le .The paper can p r ovide reference f or the p r omoti on and ap 2p licati on of ADECO 2RS app r oach in the design and constructi on of tunnels in China .Key words:ADECO 2RS app r oach;tunneling;app licati on;advance core;cons olidati on0引言20世纪70年代中期,意大利的Pietr o Lunardi 教授开始对数百座隧道进行理论和现场试验研究,并逐步创立了岩土控制变形分析法(ADECO -RS 法),该方法用中文解释为“新意法”[1]。
在过去数十年内,“新意法”广泛应用于意大利的铁路和公路领域,并已纳入意大利的隧道设计和施工规范。
“新意法”还应用于欧洲其它一些国家的隧道项目[2]。
2006年7月,铁道部有关领导考察了意大利佛罗伦萨—博罗尼亚高速铁路采用“新意法”施工的Rati 2cosa 隧道的施工现场。
2006年10月,持有“新意法”的意大利特莱维集团(Trevi Gr oup )组团来中国,考察了郑西客运专线黄土隧道施工现场,并与中国同行进行了学术交流。
同年11月,在北京召开的“中国高速铁路隧道国际学术研讨会”上,意大利特莱维集团对“新意法”作了专题报告[2]。
之后,在铁道部相关领导的多次讲话中及在铁道部的相关文件中均提到,隧道设计和施工要积极学习、借鉴、采用和推广国内外先进技术,对条件适宜的隧道要积极采用“新意法”等先进的施工方法和施工工艺,要在消化吸收的基础上,不断改进创新,逐步探索和形成具有中国特色的隧道设计、施工理论和先进、适用的隧道施工方法和工艺[3]。
铁道部已委托相关高校、科研院所及施工单位对“新意法”进行研究,以利于其在我国的推广应用。
在武广客运专线浏阳河隧道中,相关施工单位对“新意法”的部分要素进行了尝试性应用。
截止目前,“新意法”还没有在我国得到真正的应用。
笔者在文献[1]中对“新意法”的理论基础、“新意法”隧道设计施工的基本步骤以及“新意法”与新奥法的不同之处等进行了简要介绍;本文旨在介绍“新意法”在意大利等国的应用情况,并以意大利Ancona —Bari 铁路Vast o 隧道坍方治理工程为例,详细介绍“新意法”在隧道工程中的具体运用,为“新意法”在我国的推广应用提供参考。
1“新意法”在国外隧道工程中的应用概况“新意法”广泛应用于意大利的铁路和公路领域,并已纳入意大利的隧道设计和施工规范。
“新意法”还应用于欧洲其它一些国家的隧道项目。
采用“新意收稿日期:2008-04-24作者简介:翟进营(1972—),男,河南新安县人,1994年毕业于解放军外国语学院英语专业,本科,副译审,从事隧道及地下工程科技资料的翻译和编辑工作。
第28卷 第4期2008年8月隧道建设Tunnel C onstruction Vol .28 No .4Aug . 2008法”的典型工程实例见表1[4-8]。
1.1意大利罗马—那不勒斯高速铁路隧道工程[6]意大利罗马—那不勒斯高速铁路线上共有隧道22座,总长为21.8km,均采用“新意法”进行设计和施工。
隧道工程采用“一揽子”承包合同。
该工程于1994年开工,全断面机械化开挖,施工进度很快(达到每工作面约100m/月),且持续、稳定。
施工工期、造价、安全、质量等都得到了很好的控制。
“新意法”在该工程中的应用取得了成功。
1.2意大利博洛尼亚—佛罗伦萨高速铁路隧道工程[7]意大利博洛尼亚—佛罗伦萨高速铁路全长约92 k m,其中隧道总长84.5k m。
隧道穿越复杂多变的、极差的地层,断面面积约140m2。
该项目采用“新意法”编制设计规范,并以此为基础进行工程招标和施工设计。
该工程地质条件虽很差,但是,由于按“新意法”进行设计和施工,把风险降到了最低,因此仍以“交钥匙”合同方式发包。
该工程于1998年开工,全断面开挖,机械化程度很高。
工程进展顺利,每个工作面平均月成洞50m。
“新意法”在该工程中的应用取得了巨大成功。
表1采用新意法的典型隧道工程实例Table1 Typ ical tunneling works in which ADEC O2RS app r oach is app lied工程名称隧道名称罗马—佛罗伦萨高速铁路Tailet o隧道、Caprenne隧道、Pogg oOtlandl隧道、Crepacuore隧道、Tas2s o隧道、Rerranovale隧道等罗马—那不勒斯高速铁路共22座隧道,总长21.8km博洛尼亚—佛罗伦萨高速铁路隧道总长84.5km Caserta—Foggis铁路S.V itale隧道等Ancona—Bari铁路Vast o隧道等罗马地铁Baldo degit Ubaldl隧道等B icocca—Syracuse铁路Targia隧道等马赛—里昂高速铁路Tartaiguille隧道等罗马外环高速公路App ia Antica隧道等2“新意法”在Vast o隧道中的运用2.1工程概况2.1.1地质概况Vast o隧道全长约6200m,最大埋深约135m,直径约12m,位于意大利Ancona-Bari铁路线上。
Vast o 隧道从丘陵下方穿过,丘陵上方有Vast o村。
Vast o隧道穿越的地层见图1。
隧道穿越的山体底部及中部地质条件复杂,主要为粉质及黏土质地层,图1意大利Ancona—Bari铁路线上的Vast o隧道的地质概况Fig.1 Geol ogical p r ofile of Vast o tunnel on Ancona—Bari rail w ay in Italy呈灰色,层状,中间夹薄砂层;山体上部为一层砾岩层,其胶结程度各异;其最上部为砂质粉土质地层,呈浅黄褐色。
除靠近洞口段外,Vast o隧道全部穿越黏土地层。
在隧道深度处,地层饱水且对断层极为敏感。
2.1.2施工概况1984年,从北洞口开始Vast o隧道的开挖作业。
开挖作业一直接续到1990年,期间不断发生严重事故,进度缓慢。
该隧道原设计情况为台阶法开挖,开挖后立即进行喷射混凝土、钢拱架和钢筋网初期支护;二次衬砌采用1m厚的钢筋混凝土,二次衬砌紧跟掌子面,并在保留核心土的情况下进行浇筑,随后浇筑隧道边墙混凝土,最后浇筑仰拱混凝土。
隧道第1次发生严重变形后,施工单位采取了许多措施,企图恢复隧道掘进,但是这些措施最终都没有发挥作用,最终在km38+075里程处(覆盖层厚度为38m)发生了严重坍方,波及隧道掌子面及其后方大约40m范围。
同时,隧道二次衬砌结构产生严重变形(大于1m),致使无法继续施工。
Vast o隧道出现上述问题后,Pietr o Lunardi教授应邀为该工程提供解决方案,使隧道恢复施工,并完成隧道剩余工作量。
Pietr o Lunardi教授遂对该隧道提出了基于“新意法”原理的设计、施工方案,其基本原则是对掌子面前方的超前核心土进行超前约束和加固,以控制其变形。
074 隧道建设 第28卷 2.2“新意法”隧道设计、施工技术2.2.1勘察阶段对隧道重新设计之前,尽可能详尽地了解拟开挖地层的相关情况。
该隧道的围岩属底部黏土地层,为黏土质粉土或粉土质黏土,中塑-强塑,不透水,遇水浸泡会发生严重膨胀。
尽管在三维压力盒中进行的直接剪切试验提供了很宽范围的黏聚力及摩擦角值,但是这些直接剪切试验的确显示了很低的平均强度值。
然后进行了一些三维压力盒挤出试验,以便在试验室中模拟现场实际应力条件下隧道的掘进情况。
通过这些试验及有限元数值模型,可以在后续的“诊断阶段”和“处治阶段”对相关岩土参数(C,<,E )进行调整。
对三维挤出试验进行直接模拟(以及在超前加固情况下和未进行超前加固情况下进行三维压力盒剪切试验),以确定下列主要岩土参数的变化范围。
C u 为非排水内聚力,0.15～0.4MPa C ′为排水内聚力,0～0.2MPa <u 为非排水内摩擦角,0～10° <′为排水内摩擦角,18～24° E 为杨氏弹性模量,500～5000MPa2.2.2诊断阶段诊断阶段的输入参数为通过理论方法和试验方法从现场获取的或从相关试验室试验中得到的地质、岩土及水文地质参数。
利用这些数据,预测隧道掌子面及洞身在没有采取加固或支护措施条件下的应力-应变形态。
诊断阶段的目的是根据可能发生的A 、B 、C 3种基本应力-应变形态,把隧道分成地层变形特性均匀一致的几个区段。
接下来对随着变形发展而产生的围岩剪切机理以及失稳进行分析,并最终估算出不稳定区域的范围以及所引起的荷载的大小。