谈新奥法在隧道施工中的应用

李 华

(中铁十七局第一工程有限公司，山西太原 030032)

谈新奥法在隧道施工中的应用

李 华

(中铁十七局第一工程有限公司，山西太原 030032)

对新奥法的起源与含义进行了简要介绍，并将新奥法与新标准的施工要领相结合，应用于陶家夼隧道开挖工程中，使现场管理、设置锁脚锚管、光面爆破等施工环节顺利进行，提高了隧道施工的安全性。

新奥法，新标准，隧道开挖

0 引言

新奥法由奥地利学者拉布西维兹(L．V．Rabcewicz)于20世纪50年代提出，60年代取得专利权并正式命名，70年代末传入我国。新奥法已经在我国应用很多年，但是在过去的几年里，隧道事故频发，国家对隧道施工的质量、安全愈发重视，如何更好的运用新奥法，需要一些具体的措施。

针对这些问题2010年高速铁路工程施工新的规范标准下发，新标准中对隧道施工增加了很多内容，充分学习和研究新标准新规范可以看出新标准新规范中的很多新内容都和新奥法有很大的联系。2010年开工的青荣城际铁路陶家夼隧道正是按照新标准新规范进行施工的，通过陶家夼隧道的施工可以发现新标准新规范对新奥法的实际运用起到很大的作用。

1 工程概况

陶家夼隧道全长3 670 m，中心里程DK265+010．00，隧道施工区域地质较差，施工工期较长，为本线的控制性工程。隧道施工区域位于威海市境内，进口里程DK263+175，出口里程DK266+ 845，最大埋深275．33 m。隧道进口至DK263+671．39段位于半径为3 500 m曲线上，线间距4．6 m;隧道进口至DK265+800段为9．5‰的上坡，DK265+800至出口为10．8‰的下坡。

陶家夼隧道围岩类型包括Ⅴ级围岩、Ⅳ级围岩、Ⅲ级围岩、Ⅱ级围岩，设计开挖方式有三台阶七步法、弧形导坑预留核心土法、台阶法、全断面开挖。

2 新奥法原理及相对应的标准指导实际施工

2．1 新奥法的定义

新奥法是新奥地利隧道施工方法(New Austrian Tunneling Method，简写NATM)的简称。它是奥地利土木工程师L．V．Rabcewicz等在长期从事隧道施工实践中，于20世纪60年代从岩石力学的观点出发并在总结隧道建设实践经验的基础上创立的。早在1934年Rabcewicz就提出了在隧道中应用“喷浆”的技术。

新奥法是要充分利用岩体自身的承载力，岩体在自然状态下本身是平衡的，在开挖隧道后，岩体应力重新分配，而圆形孔洞可以更好的分散岩石的应力，当开挖面作为一个整体，应力重新平衡后，就可以很好的支撑起隧道结构。如何使开挖面成为一个整体，新奥法提出了在开挖隧道后，在开挖面通过拱架、锚杆、钢筋网和喷射混凝土等柔性材料与岩石表面紧贴，从而使它成为一个整体，重新分配应力，然后通过监控量测，围岩地质观测对隧道施工进行微调，在完成初期支护围岩重新分配应力达到平衡后施作二次衬砌，二次衬砌并不是作为隧道的直接承载物，而是起到美观的作用。

2．2新奥法要领对应新标准及应用

1)新奥法首先要做的是地质调查工作，这分为两个阶段。对隧道地层地质情况的了解和掌握是隧道工程建设的关键。由于地质情况复杂多变，并且在隧道施工过程中对岩体造成了破坏，岩石的节理、裂隙很多因素决定岩石的应力变化，这就要求地质调查要严格仔细，并且要贯彻工程整个过程。

a．施工前地质调查阶段是从隧道工程设计阶段开始的，一直到施工方在施工组织设计和现场确认。在陶家夼隧道包括Ⅴ级围岩、Ⅳ级围岩、Ⅲ级围岩、Ⅱ级围岩。在整个隧道的施工中，图纸提供的围岩级别较为准确，未发生围岩与设计不符的情况，很好的避免了地质灾害，未产生设计变更，影响施工计划和施工工期。在陶家夼隧道施工中还采用了超前地质预报、超前钻探等方法，很好的指导了隧道施工。

b．施工中的地质调查紧跟隧道开挖面进行。陶家夼隧道施工中地质调查是通过超前小导洞进行的，目的是能提前发现岩石地质情况，为设计变更、工法微调服务。施工中的地质调查是对施工前地质调查结果的检验和补充，这是新奥法的重要一环。

这两条在TB 10753-2010高速铁路隧道工程施工质量验收标准中有所体现，在洞身开挖部分：6．1．1隧道开挖方式和开挖方法应根据地质条件、覆盖层厚度、衬砌断面、隧道长度及工期要求等，经过经济、技术比较后确定。洞身开挖进度应与支护、衬砌等后续工序协调。6．1．2隧道施工应进行超前地质预报，并作为一道工序纳入施工组织设计和施工管理中，超前地质预报应由专业人员实施。6．2超前地质预报。

根据标准规定和新奥法要求，陶家夼隧道开挖施工中，Ⅴ级围岩采用三台阶七步开挖法、Ⅳ级围岩采用二台阶弧形导坑开挖法、Ⅲ级围岩采用二台阶开挖法、Ⅱ级围岩采用全断面开挖法。并在施工中纳入了超前地质预报，由有资质的公司进行，进洞前采用地质雷达进行预测，在开挖20 m时采用TSP地震波反射法进行超前地质预报，以后每开挖140 m进行一次，预报结果由总工和全体技术人员进行研究后确定隧道地质，在Ⅴ级围岩处采用了超前小导管提前支护，施工时及时观察，确保岩石稳定。

2)施工及监测。使用监控量测信息来指导施工是新奥法的另一重要特点。

新标准对监控量测有了更详细的规定，在新标准7．2监控量测中，对监控量测从设计到施工到监理单位都有了具体的要求，对监控量测的人员、测点布置、监控时间、频率、监控点的埋设、所使用仪器都做了具体要求。根据这些要求，可以更好的做到新奥法中要求的使用监控量测信息指导施工。

在青荣城际铁路陶家夼隧道的施工中，由项目部及下属的隧道架子队的测量人员组成监控量测小组，采用围岩收敛仪和全站仪进行量测，根据不同的围岩等级按不同的断面间距进行监控量测，每日量测后数据汇总整理，由量测小组、技术人员和现场管理人员根据量测数据对接下来的施工进行微调，保证监控量测的信息可以及时指导现场施工。

3)新奥法施工的原则尽量减少对岩石的扰动，尽早让岩石和初期支护形成一个整体，避免应力集中、岩石风化，保持岩石完整性。为了达到这些目的，施工时要进行预裂爆破，减少扰动，光面爆破，防止应力集中，尽快施作初期支护，将开挖面及早封闭，并及时进行监控量测和信息反馈。

新标准强调了隧道开挖后初期支护应及时施作并封闭成环，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ级围岩封闭位置距离掌子面不得大于35 m，强调双线Ⅳ，Ⅴ级围岩隧道台阶法施工时应设置锁脚锚杆(管)、横向临时支撑或临时仰拱等控制拱(墙)脚位移的措施，并在7．3喷射混凝土中对喷射混凝土的材料、工艺有了明确要求。7．3．6隧道开挖后应及时初喷混凝土，混凝土终凝到下一循环爆破作业间隔不得小于3 h;7．3．14喷射混凝土的早期强度应符合设计要求，C25喷射混凝土24 h强度应不小于10 MPa，对喷射混凝土的平整度也有要求。这些内容都是为了提高岩石的自稳能力，减少对岩石的扰动，这是新奥法中的一个重要内容。新标准为新奥法的实施提供了切实可行的标准。

在陶家夼隧道的施工中，加强技术和现场管理，加强喷射混凝土的材料管控，严格按照新的标准来进行施工，在软弱围岩的开挖中设置锁脚锚管、临时仰拱，并及时封闭成环，优化爆破设计进行光面爆破，尽量减少对岩石的扰动等等措施，提高了隧道施工的安全性。

3 结语

新奥法隧道施工在我国已经运用了很多年也有了很多成功的先例，随着我国隧道建设的发展，我们再来看新奥法就应该有新的理解。新奥法是一个系统的具体应用岩体性质、应力分布的比较完整的力学概念，它包含的内容很宽泛也极为深入。目前我国很多施工人员还没有深刻的理解新奥法，比如说如何让新奥法在平常的施工中更好的实施，如何让普通的施工人员、技术人员更好的贯彻实施。

TB 10753-2010高速铁路隧道工程施工质量验收标准的出台，是推行新奥法的一个新尝试，它把新奥法所要求的内容进行了详细的规定，帮助我们更好的理解新奥法，推广新奥法，实施新奥法。这样细致量化的规定，更利于现场操作，保证隧道安全、科学、有序的施工。陶家夼隧道在充分学习新标准，理解新奥法的前提下，按照新标准施工，终于在2012年12月15日顺利贯通，这是一次新奥法与新标准结合指导隧道安全无伤亡施工的典范。

［1］TB 10753-2010，J1149-2011，高速铁路隧道工程施工质量验收标准［S］．

［2］周爱国．隧道工程现场施工技术［M］．北京：人民交通出版社，2009．

［3］冯卫星．铁路隧道新奥法施工新实践［J］．岩石力学与工程学报，2001(5)：25-27．

Discussion on the application of new Austrian method in tunnel construction

LI Hua

(First Engineering Limited Company，China Railway Seventeen Bureau，Taiyuan 030032，China)

This paper briefly introduced the origin and meaning of new Austrian method，and combining with the construction essentials of new Austrian method and new standards，applied to Taojiakuang tunnel excavation engineering，carried out smoothly the site management，setting locking anchor pipe，shiny side blasting construction and other procedures，improved the safety of tunnel construction．

new Austrian method，new standard，tunnel excavation

U455．48

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2013.10.064

1009-6825(2013)10-0177-02

2013-01-27

李 华(1983-)，男，助理工程师