浅谈新奥法隧道施工的认识

隧道工程作业
浅谈新奥法隧道施工的认识
新奥法—奥地利隧道施工法（NewAustrianTun-nelingMethod，NATM），是奥地利隧道工程师腊布希维首先提出的。

它是以控制爆破（光面爆破、预裂爆破等）为开挖方法；以喷射混凝土和锚杆作为主要支护手段，通过监测控制围岩的变形，动态修正设计参数和变动施工方法的一种隧道施工方法，其核心内容是充分发挥围岩的自承能力。

施工的基本要求就是根据现场量测数据及时的判断围岩的稳定情况，从而选取合理的支护参数和支护时间。

一、新奥法施工的基本原则
新奥法施工的基本原则可以归纳为“少扰动，早喷锚，勤量测，紧封闭”。

也就是：（1）在隧道开挖时要尽量减少对围岩的扰动次数、扰动强度和扰动持续时间。

（2）开挖后及时施作初期锚喷支护，使围岩的变形进入受控状态。

（3）以可靠的量测数据来准确判断围岩的稳定状态及其动态发展趋势，及时调整支护形式和开挖方法。

（4）采取喷射混凝土等防护措施，避免因围岩长时间暴露而使强度和稳定性衰减，且阻止围岩变形使支护和围岩能进入良好的共同工作状态。

二、严格控制掘进开挖环节
（1）认真阅读施工图设计，并对现场定位情况进行复核确保隧道定位准确。

（2）进洞前要加强洞口仰坡的稳定状态观测，确保仰坡处于稳定状态时进洞。

（3）抓好超前大管棚、超前砂浆锚杆、超前小导管的施工质量，严格控制锚杆、小导管的搭接长度。

（4）根据围岩情况选择合理的开挖方式和开挖方法，在开挖循环过程中根据围岩的变化情况调整其开挖方式、开挖方法、开挖轮廓预留变形量以及循环进尺。

（5）采用钻爆法施工时，应根据围岩条件、断面尺寸、掘进循环进尺、钻眼机具、爆破材料以及开挖方法等进行爆破设计。

（6）采用钻爆法施工，每次爆破完成后要观察掌子面情况，如果掌子面有局部坍塌要及时采用喷射混凝土，必要时增加钢支撑进行加固处理。

（7）在开挖前要根据地质钻探、原地表形态以及超前地质预报准确判断围岩情况。

三、严格控制初期支护的施工环节
1、系统锚杆的作用
锚杆的悬吊作用锚杆将下部不稳定的岩层悬吊在上部稳固的岩层上，阻止岩层或岩块的垮落。

锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量，并据此设计锚杆支护参数。

锚杆的组合梁作用在没有稳固岩层提供悬吊支点的薄层状岩层中，可利用锚杆的拉力将层状地层组合起来，形成组合梁结构进行支护。

2、锚喷支护的作用：
（1）增加作用，喷射混凝土能及时有效地防止因水和风化作用造成围岩的破坏和剥落，制止膨胀岩体的潮解和膨胀，保护原有岩体强度。

（2）联锁作用，喷锚支护的粘结力和抗剪强度可以抵抗围岩的局部破坏，保持围岩的稳定性。

（3）复和作用，喷锚支护使围岩与支护构成一个复合体（受力体系）共同支护围岩。

3、初期支护的质量控制要点：
（1）在架立钢拱架前要准确定位隧道的中线，并确保拱架的标高、环向尺寸、垂直度及纵向间距满足设计要求，立架时钢拱架的拱脚必须放置在牢固的基础上，钢拱架与围岩应尽量靠近，但应留2～3cm间隙作混凝土保护层。

（2）钢拱架就位标高应根据围岩情况预留沉落量，并根据已完成段的量测结果进行调整，以保证二次衬砌的厚度。

（3）锁脚锚杆应在钢拱架就位后及时施作，且施作角度与水平成45°，锚杆尾部焊接在钢拱架腹部，以有效阻止钢拱架下沉。

（4）系统锚杆施工前应根据设计要求定出孔位，作出标记，孔位允许偏差为±15mm。

（5）锚杆安装后不得随意敲击，其端部3天内不得悬挂电线等重物，以保证锚杆的锚固效果。

锚杆尾部应与钢拱架腹部牢固焊接。

（6）钢筋网片满足设计，并随受喷面起伏铺设，与受喷面的间隙不大于3cm,在喷射时不得晃动，纵向主筋（钢拱架连接筋）应与拱架牢固焊接，使其整体受力。

（7）锚杆施工中用于拉拔试验的锚杆不得与钢拱架焊接，待试验完成后再进行补焊。

（8）喷射混凝土前应对浮石进行清除，应用水或高压风管将岩面的粉尘和杂
物冲洗干净，对欠挖部位进行修凿。

拱、墙脚以上1m内严禁欠挖。

（9）喷射混凝土应严格按配合比设计采用机械拌和，喷射中采用现场同条件大板取样。

提前打好厚度标记桩。

（10）喷射混凝土初喷厚度不得小于4～6cm，每段长度不宜超过6m。

四、严格控制综合防排水施工环节隧道防排水系统分施工期间的临时排水系统和永久性的综合防排水系统，永久性防排水系统应遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全。

应对地下水、地表水妥善处理，使洞内外形成一个完整通畅的防排水系统。

1、施工期间的临时排水系统：
（1）反坡进洞施工时，由于中心排水沟的水向掌子面方向倒流，应在已完成仰拱段200m左右设置集水井，进行反坡抽排；未完成二次衬砌和仰拱段，由于部分初期支护有渗漏水，应在洞内两侧距拱脚1.5m外设置排水沟，并在距掌子面10m 左右设置集水坑，使洞内水汇集后进行集中抽排出洞外。

（2）顺坡进洞施工时，应在已完成的中心排水沟前方适当位置设置集水井，并在未完成仰拱和二次衬砌段距拱脚1.5m外设置排水沟，使掌子面的水和初期支护表面渗漏出的水沿两侧排水沟流入集水井，进行沉淀后排入中心排水沟。

2、隧道永久性综合排水系统：
（1）隧道进洞前应作好两个洞口仰坡的截水沟，将坡面地表水引离隧道洞门。

（2）喷射混凝土施工前应根据岩面出水情况布设环向排水管，出水点较多时应适当加密环向排水管，将岩面的渗漏水引入两侧的纵向盲沟。

当出现涌水且涌水范围较大时，可设置小导管注浆止水，将水集中于一处，用导水管直接引入纵向盲沟；当涌水严重时可设置泻水孔，并用导水管直接引入纵向盲沟。

（3）中心排水沟、纵向盲沟施作时应严格控制标高，防止出现反坡，并作好反虑层，防止其堵塞。

（4）隧道的纵向盲沟、中心排水沟的埋深要在最大冰冻线以下。

（5）中心排水沟出口应作保温处理，防止冬天洞口结冰堵塞排水沟。

（6）挂设防水板前应对初期支护表面进行详细检查，对外露的锚杆、注浆导管端头保留5mm切断，用砂浆抹平保护并盖上塑料帽，喷射混凝土表面凹凸量不超过±5cm。

防水板挂设时松弛系数一般按10％考虑。

防水板接缝应搭接10cm采用双面焊接，焊缝处的粘结剥离强度不得小于母体拉伸强度的80％。

（7）在二次衬砌中明洞沉降缝、变形缝处应设置橡胶止水带，施工缝设置橡胶止水条，设置在1/2二次衬砌厚度处。

五、隧道的监控量测及施工过程中的试验检测控制：
（1）根据围岩级别确定必测项目与选测项目。

一般，地质及支护状态观察、周边位移、拱顶下沉、锚杆抗拔力应作为必测项目。

（2）要按规范规定的方法和频率对各项目进行量测，如果围岩稳定性较差或围岩变化频繁，应加密量测。

（3）要及时对量测数据进行处理和利用。

及时对现场量测数据绘制时态曲线和空间曲线。

（4）及时应用量测结果判断围岩的稳定性。

（5）利用量测结果科学确定二次衬砌施作的时间。

（6）在进行二次衬砌前应对初期支护进行全面检查和试验，及时发现问题及时进行处理，否则待二次衬砌完成后将形成永久性的缺陷。

六、二次衬砌的施工控制隧道工程二次衬砌起着安全储备、承载后期围岩压力和饰面的作用（Ⅳ级、Ⅴ级围岩按承载后期围岩压力施作）。

（1）台车组装完成后要对台车拱板进行打磨，使其表面光滑确保二次衬砌表面的光洁度。

（2）浇筑混凝土前要控制好台车就位，并定期对台车进行校核。

（3）严格控制泵送混凝土的配合比及坍落度。

（4）其他环节和一般混凝土浇筑相同。

七、结束语
新奥法认为围岩是一种承载机构，构筑薄壁、柔性、与围岩紧贴的支护结构（以喷射混凝土、锚杆为主要手段），并使围岩与支护结构共同形成支撑环来承受压力，最大限度地保持围岩稳定。

施工时要减少对围岩的震动，以保证其整体性。

现场监控量测是新奥法复合式衬砌设计、施工的核心技术之一，也是衬砌结构采用信息化设计的重要组成内容之一，通过施工现场监测可以掌握围岩和支护在施工过程中的力学动态及稳定程度，保障施工安全，为评价和修改初期支护参数，力学分析及二次衬砌时间提供依据，因此在隧道施工中必须充分重视监控量测。