新奥法在隧道施工的应用

董江桃

摘 要：近年，随着土木工程的兴建，隧道工程施工工艺在原有基础上更加完善，由原来的上世纪60年代引进到现在能够熟练应用，对中国的隧道工程进展起着至关重要的作用。从新奥法施工的基本工艺特点以及特殊地质条件下隧道施工中新奥法的灵活应用案例阐述新奥法在工程中的发展。既是对以前文献的学习也是为今后工程施工提供参考信息。

关键词：新奥法；施工；工程应用

0 引言

新奥地利隧道施工方法简称新奥法，最早于上世纪50年代，由奥地利学者拉布西维兹（fLVRABCEWICZ）教授在《WATER POWER》期刊上发表的文章中详细提出来的提出[1-2]。它是以隧道工程施工经验和岩体力学的理论为基础，将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法。经过一些国家的许多实践和理论研究，于上世纪60年代取得专利权并正式命名。之后这个方法在西欧、北欧，美国和日本等许多地下工程中获得极为迅速发展，已成为现代隧道工程新技术标志之一。

我国最早接触新奥法是在上世纪60年代，70年代末80年代初得到迅速发展。现在的重点、难点的地下工程的施工几乎都离不开新奥法[1]。

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。在公路隧道以及水工隧道的应用过程中，由于工程地质、概况不同，针对不同的工程积累了大量的应用经验。

1 新奥法的施工特点

传统方法进行隧道施工时，常常将围岩视为一种荷载，并且建议用厚壁混凝土对围岩支护。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，并最大限度地保持围岩稳定性，而不致产生松动破坏[3]。

赵利利认为，新奥法在施工过程中具有及时性、封闭性、粘结性、柔性等特点[1]，喷锚支护应该紧跟开挖面进行，限制支护前的变形发展，阻止围岩进入松动状态。在必要情况下也可以使用超前支护，提前加固围岩的受力状态。由于喷锚支护及时，围岩暴露在空气中和水中的时间相当减少，防止了水和氧气对围岩的腐蚀破坏。这样围岩能形成一个完整的整体，增强围岩的稳定性。喷锚支护在和围岩进行作用时对围岩能通过联锁作用、复合作用以及增强作用加强支护对围岩的作用。

在《浅谈公路隧道新奥法技术与管理》中，李军涛则提出新奥法施工阶段应该严格贯彻落实公路隧道施工的“十八字”方针，即“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”[7]。公路隧道施工中需要对岩体进行保护，在进行施工时应尽量实施大断面或者大断面开挖，以减轻对围岩之扰动，防止过度破坏岩体强度。施工过程中断面不适合过多分块，断面开挖尽量运用光面爆破技术或预裂爆破技术，能有效的预防开挖过程对岩体的损坏。借助施工过程中针对围岩与支护之动态量测，用监测结果进一步完善设计变更，修正设计参数，科学安排施工程序，强化日常施工管理，以正确指导下一步骤的施工。结合围岩实际特点运用不尽相同的支护类型与参数，对围岩有效实施密贴在柔性喷射混凝土方面及锚杆初期支护方面，用来控制围岩之变形与松弛。在松软破碎围岩区域，让断面尽早封闭，用来起到支护体系的作用，确保公路隧道稳固。在条件许可状况下，初期支护优先采取湿法喷射混凝土，用来控制回弹量与粉尘，改进作业条件，确保工程质量。

席培胜，孙晓凯等在十八盘隧道施工过程中总结了新奥法的施工经验，强调隧道初步设计中对围岩的准确分级，施工过程中围岩开挖方式、支护以及衬砌方式的选择[5]。在新奥法施工中，对围岩的判断对于后期对隧道施工方案的确定起着至关重要的作用。对各级围岩的评价一定不能依据某一方面的数据，而尽可能详尽，如V级围岩地层岩眭为强风化及中微风化花岗片麻岩，片麻状构造，岩石风化强烈，岩体破碎，呈砂土状、砂砾状，主要分布在洞口段。

不管何种地质条件下，利用新奥法进行工程施工时，需要重点考虑的就是隧道的围岩，要合理认识到围岩和隧道施工的紧密关系，并且严格按照相应的监测制度完成对围岩变形的监测，以便动态调整隧道的施工工艺。

2 特殊地质下的新奥法施工方法

不同地质条件下，隧道施工工艺大体不变，却还是要考虑特殊地质条件的特殊因素，并提出相应的施工工艺。在不同阶段的注意事项也有所区别。

2.1膨胀性围岩条件下新奥法的应用

膨胀性围岩中，矿物成分多是强亲水的伊利石和蒙脱石矿物，其吸水膨胀性强，并具有超强的固结性、多裂隙性、反复胀缩性和强亲水性。膨胀土遇水后就会急剧膨胀，失水就会发生严重干缩，其工程力学性质不够稳定。膨胀土围岩是土块和各种裂隙、结构相互组合形成的膨胀土体。隧道膨胀土开挖后，岩层应力改变，围岩易松动，膨胀土膨胀蠕变，围岩和初期支护在构造应力、膨胀应力、松动围岩自重应力等作用下极易变形破坏，往往就会造成初支喷射混凝土开裂、剥落，钢架变形，局部突出侵限，底板鼓起，隧道就容易发生坍塌。膨胀土隧道施工安全风险大，无论是侵限或坍塌都会造成经济损失和影响工程进度。

王国举认为，膨胀土水稳定性差，无论是吸水或是失水对围岩稳定都极为不利，应加强对水的控制，防止地表水渗入隧道，提前对地表水进行引排，洞内可采用注浆方式，一方面堵水，另一方面改变土体性能，提高土体的粘聚力和内摩角，开挖后应立即喷射砼封闭裸露的围岩。膨胀土围岩隧道施工时，其变形大，人为条件下不可能完全限制，施工时要给围岩预留一定的变形空间，释放部分围岩压力，将围岩变形控制在一定范围内，避免围岩压力过大引起隧道跨塌。

2.2 黄土地质情况下，新奥法的注意事项

黄土隧道施工中，需要充分利用黄土的固有力，不破坏黄土原有的承載能力是最合理的施工方法。黄土施工中最害怕水的破坏。隧道内部结构防水多数由喷射混凝土、二次衬砌结构自防水与卷材防水层构成，因此必须严格按设计做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统，铺砌排水沟，防止地表水向下渗漏。

在黄土隧道的施工中，要严格按照设计施工，因地制宜地采取“以排为主，防、排、堵、截相结合”的综合治理原则，根据工程实际设计好隧道整体防排水体系，从施工的3个重点阶段分别进行控制，达到排水畅通，防水可靠。初期支护阶段，需要钻取引水孔，铺设土工布，铺设时注意钢筋、锚杆头外露，并不要损坏土工布。

3结 语

新奥法虽然引进中国的时间相对短，但是在我国隧道施工中却有着举足轻重的地位，在数不清的工程建设中我们掌握了隧道施工的各种施工工艺，以适应多变的地质条件。在各种条件下，新奥法的基本特征有着统一表现，但是，针对不同的工程地质条件，设计、施工过程中都需要因地制宜，在掌握地质情况的前提下，制定匹配的施工工艺、流程，并组织合理的监测方案，结合相应监测数据灵活调节施工工艺，确保工程的安全、高效进行。

参考文献：

[1] 范智杰.隧道施工与检测技术[M].北京：人民交通出版社，2006：1—20.

[2] 王渭明，杨更社，张向东，等.岩石力学EM-I.徐州：中国矿业大学出版社.2010.

[3] 魏天刚.新奥法隧道施工技术[J].价值工程，2O13（5）：25-28.