新奥法原理及施工要点

马爱民

摘要：新奥法原理修建隧道已成为一种主要施工方法。尤其在施工场地受限制、地层条件复杂多变、地下工程结构形式复杂等情况下用新奥法施工尤为重要。本文介绍了新奥法原理及其施工要点。

关键词：隧道新奥法施工

Abstract: the new Austrian law principle to build a tunnel has become a main construction method. Particularly in the construction site is restricted, complicated geological conditions, and underground structure form complex of New Orleans with construction method is particularly important. This paper introduces the new Austrian law principle and key points of construction.

Key words: New Orleans tunnel construction method

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

一、隧道设计施工的两大理论

（1）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。

（2）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。

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。新奥法则是岩承理论在隧道工程实践中的代表方法。

新奥法的基本原理

新奥法是新奥地利隧道施工方法的简称，它是应用岩体力学原理，以维护和利用围岩的自稳能力为基点，以锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，并在隧道施工过程中进行现场监控量测，及时获取围岩变动的动态信息，并反馈于修正支护参数与施工措施，充分发挥围岩的自承能力。其特点是在开挖面附近及时施作密贴于围岩的薄层柔性支护和锚杆支护，控制围岩的变形和应力释放, 从而在围岩和柔性支护的共同变形中调整围岩内部应力分布，达到应力平衡，最大限度地保持围岩固有强度和利用其自承能力。

隧道开挖方式的选择

采用新奥法设计和施工隧道时,其开挖方法主要根据地质条件、断面大小及周边环境条件等因素选择,开挖方法主要采用类比法,并结合数值分析确定。选择开挖方式时，应考虑下列几个问题：（1）隧道埋深、岩体状况、有无断层破碎带、有无涌水、岩石强度等有关隧道围岩自稳性的问题；（2）隧道总长或工区长度，隧道的线形，断面形状和尺寸等有关工程规模；（3）地表设施状况，对地表下陷有无要求，地表下陷量的容许值等有关环境要求问题；（4）机械设备，工期等施工条件问题。目前国内对于断面较小的区间隧道,主要采用台阶法,地质条件较差或地表沉降控制要求严格时,可考虑采用CD 法,并根据需要采用辅助施工措施解决,以提高施工速度;而对于断面较大的地铁车站和折返线,考虑工程安全和保护周边环境,多采用CRD 工法或双侧壁导坑工法(眼镜工法) 。因短台阶开挖比长台阶更早地使支护结构形成闭合断面，更利于控制地表沉降量。因此，在岩质条件更差时，采用短台阶开挖比长台阶法更有利。

新奥法施工要点

（1）隧道開挖作业应采用光面爆破, 选择合理的断面形状、施工程序和开挖方法，并尽量采取大断面开挖，尽量减少对围岩的破坏程度。

（2）隧道开挖后，尽量利用围岩的自承能力，把围岩当作支护结构的基本组成部分，遇塑性变形较大的围岩压力，增设锚杆加固，使围岩与支护紧密结合，施作的支护将同围岩共同工作，形成一个整体的承载环或承载拱。

（3）根据围岩特征采用不同的支护类型和参数，及时施作密贴于围岩的柔性喷射混凝土和锚杆作为初期支护，以控制围岩的变形和松驰。

（4）在软弱破碎围岩地段，应及早闭合隧道断面，及时封闭仰拱，能有效地发挥支护体系的作用，保证隧道的稳定。

（5）二次衬砌是在围岩与初期支护变形基本稳定的情况下构筑的，围岩的支护形成一个整体，不仅能提高支护体系的安全度，而且还能增加衬砌的厚度。

（6）尽量使隧道周边轮廓圆顺, 避免棱角突变处应力集中。

（7）设置量测系统，监测围岩变位、变形速率及收敛程度，并进行必要的反馈分析，正确估计围岩特性及其随时间的变化，及时调整开挖及支护方式，以确定施作初期支护的有利时机和是否需要补强支护等措施。使设计施工更复合实际情况，确保施工安全。

（8）在某些条件下，还必须采取其他补充措施，如超前灌浆，冻结、疏导涌水等，方能使新奥法取得成功。

上述新奥法的基本要点可扼要的概括为：“少扰动、早喷锚，勤量测、紧封闭”。

五、注意事项

（1）岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必须充分保护岩体，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用光面爆破、预裂爆破或机械掘进。

（2）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。在施工中应采用能与围岩密贴、及时筑砌又能随时加强的柔性支护结构，例如，锚喷支护等。这样，就能通过调整支护结构的强度、刚度和它参加工作的时间（包括闭合时间）来控制岩体的变形。

（3）为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快闭合，而成为封闭的筒形结构。另外，隧道断面形状应尽可能圆顺，以避免拐角处的应力集中。

（4）通过施工中对围岩和支护的动态观察、量测，合理安排施工程序、进行设计变更及日常的施工管理。

（5）为了敷设防水层，或为了承受由于锚杆锈蚀，围岩性质恶化、流变、膨胀所引起的后续荷载，可采用复合式衬砌。

（6）围岩与初期支护变形基本稳定时，修筑二次衬砌，使围岩和支护结构形成一个整体，提高支护体系的安全度。

六、结束语 不可否认,我国采用新奥法修建隧道已积累了丰富的设计与施工经验, 促进了我国隧道建设事业的发展。但目前还存在一些不足和薄弱环节, 如隧道信息化设计与施工方面还有待深入研究,新材料、新工艺、新设备的研发与应用推广力度不够, 施工对周边环境影响的评估标准缺乏合理性,辅助施工技术与环境保护技术研究还比较薄弱等。可以预料,随着我国综合国力的提高,21世纪必将是我国隧道建设的高峰期,由于经济性、地层条件复杂多变以及特殊的环境条件,新奥法在隧道建设中还需不断完善。