新奥法隧道施工技术

许斌

【摘要】新奥法是充分利用和跳动巷道围岩强度与自身承载能力、按岩石力学、围岩支护共同作用原理制定的一套完整的地下工程设计、施工新概念。按新奥法的基本原则制定的施工方法和支护措施能有效地适应和控制地下巷道围岩变形，防止围巖松动，提高工程质量，取得较好的技术经济效益。本文主要对新奥法对到施工技术应用进行论述，并结合实例提出相关体会。

【关键词】隧道；新奥法；施工技术

引言

目前我国隧道施工技术主要有以下几种：盾构法、矿山法、新奥法。新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称，新奥法是以隧道工程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60年代取得专利权并正式命名。六十年代此法被介绍到我国，并得到迅速发展。新奥法几乎成为在软弱喷碎围岩地修筑隧道的一种基本方法。

一、新奥法的基本原理

新奥法是根据隧道围岩的动态性质分析其力学性质，并按照科学方法对围岩支护结构的设计。其目的主要是为了充分利用岩体自身的承载能力，而使隧道的开挖施工更为安全且更为经济合理。因此，不能将其看成是一种施工方法或是支护手段，也不能片面的将采用新奥法部分原理进行开挖的隧道就单纯的认为是新奥法修建。实际上，锚喷支护并不是新奥法所要表达的含义，其内容和范围是相当广泛和深入。新奥法原理的核心，可归结为在隧道施工过程中，采用各种各样的手段，最大限度的利用对到自身的承载能力保护和控制围岩的变形。

与传统隧道设计施工最本质的区别在于新奥法将开挖周边的岩土视为一个连续介质，支护设计时主要根据周边岩土的粘、性、性物理力学性质，同时利用地下开挖后岩体重力分布而引起的变形和松动到破坏的时间效应，适时的采取柔性支护结构；使喷射的混凝土与周围岩土紧密结合，以此很好的利用天然围岩的自身承载能力，最终达到围岩稳定的目的。

将新奥法基本原理进行归纳主要可以分为以下基本方法：

（1）在隧道开挖时根据实际情况合理的选择开挖断面和施工程序，已经根据围岩的等级选择不用的开挖方法。在开挖过程中应尽量控制爆破力度、减少地下开挖对周围岩土的扰动。

（2）根据开挖岩土的粘、性、性物理力学性质，并研究开挖岩体的应力、应变状态，将围岩的变形控制的允许的变形范围以内。对开挖的动态进行及时的监控检测，掌握洞体的最佳支护时间并及时支护在开挖去岩体松弛前可以让围岩产生少量的变形，但成都不至于危害隧道的安全施工，对开挖的岩土及时的进行混凝土喷射，以保持围岩的稳定。

（3）在支护设计时充分调用位移的自稳针对开挖的地下结构选用相应的混凝土柔性支护结构，使用围岩在支护后能有一定的弹性变形调整从而达到自稳目的。在设计时把围岩当成支护结构的基本组成部分，当围岩和变形较大围岩产生的压力时适当的增加锚杆的加固，使围岩与锚杆和支护结构能够紧密结合和共同工作，使整个支护结构形成完整的承载拱和环。

（4）最终形成的支护结构应使支护墙体和围岩紧密相连，两种现场的支护体既要有足够的刚度以限制围岩的变形防止岩体松散破坏；但支护体又必须具备相应的肉毒，用以防止围岩在支护之后发生的适量变形，而造成支护体承受较大的变形压力而破坏。当支护体需要加强时，宜选用钢筋网或锚杆、钢筋网等加固，不宜大幅度加厚混凝土喷层。当围岩的变形趋于稳定之后，应及时的进行二次衬砌，以增加隧道的安全度同时满足设计要求。

（5）在地下工厂开挖后应该及时的对开挖而进行监控，检测其围岩的变形大小和变形速率以及收敛程度，并绘制围岩变形曲线用以分析围岩的变形状态和最终的变形稳定时间，用以指导支护结构的施工。

（6）在特殊情况下，还必须采取相应的其他补充措施，如冻结、疏通地下水，超前灌浆等方能使新奥法得到成功运用。

二、科技成果特点

2.1 新奥法施工特点

2.1.1 及时性

新奥法施工采用喷锚支护为主要手段，可以最大限度地紧跟开挖作业面施工，因此可以利用开挖施工面的失控效应，以限制支护钱的变形发展，阻止围岩进入松动的状态，在必要的情况下可以进行超前支护，加之喷射混凝土的早强和全面粘结性而保证了支护的及时性和有效性。

在巷道爆破后立即施工以喷射混凝土支护能有效地制止岩层变形的的发展，并控制应力降低区的伸展而减轻支护的承载，增强了岩层的稳定性。

2.1.2 封闭性

由于喷锚支护能及时施工，而且是全面密粘的支护，因此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，保护原有的岩体强度。

巷道开挖后，围岩由于爆破作用产生新的裂缝，加上原有地质构造上的裂缝，随时都有可能产生变形或塌落。当喷射混凝土支护以较高的速度射向岩面，很好的充填围岩的裂隙，节理和凹穴，大大提高了围岩的强度。同时喷锚支护起到了封闭围岩的作用，隔绝了水和空气同岩层的接触，使裂隙充填物不致软化，解体而使裂隙张开，导致围岩失去稳定。

2.2 新奥法理论要点及施工要点

2.2.1新奥法与传统施工方法的区别：传统方法认为巷道围岩是一种荷载，应用厚壁混凝土加以支护松动围岩。而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并使用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，而不致松动破坏。

新奥法将围岩视为巷道承载构件的一部分，因此，施工时应尽可能全面掘进，以减少巷道周边围岩应力的扰动，同时注意巷道表面尽可能平滑，避免局部应力集中。

2.2.2 保护巷道围岩自身的承载能力

新奥法施工在巷道开挖后采取了一系列综合性措施：构筑防水层、围岩巷道排水：选择合理的断面形状尺寸；给支护留变形余量；开卷后及时做好支护、封闭围岩等，都是为保护巷道围岩的自身承载能力，使围岩的扰动影响控制在最小范围内，并加固围岩，提高围岩强度。使其与人工支护结构共同承受巷道压力。

2..2.3 允许围岩由一定量的变形，以利于发挥围岩的固有强度

同时巷道的支护结构，也应具有预定的可缩量，以缓和巷道压力。围岩的变形是控制在一定范围内的，必须避免围岩变形过大，从而导致围岩强度的削弱以致引起跨落、失稳。支护结构具有一定的变形量，允许巷道围岩产生一定的变形，以缓和来自巷道的巨大压力，更进一步减轻支护荷载。

2.3 科技成果的工艺流程和关键技术

新奥法是以喷射混凝土、锚杆支护为主要支护手段，因锚杆喷射混凝土支护能够形成柔性薄层，与围岩紧密粘结的可缩性支护结构，允许围岩由一定的协调变形，而不使支护结构承受过大的压力。

结束语

新奥法目前得到了广泛的应用，但实际应用中还有不完善的地方。造成失败的原因也很多，除了施工管理、质量控制、相关技术掌握等方面的因素外，有时施工技术人员对新奥法的实质缺乏正确的理解也是不可忽视的原因，今后应不断总结施工经验，以便新奥法能更好地位我国的隧道工程项目服务。

参考文献：

[1]席培胜，孙晓凯.新奥法在十八盘隧道工程中的应用{J}.安徽建筑工业学院学报（自然科学版）.2014（01）

[2]李军涛.浅谈公路隧道新奥法施工技术与管理{J}.科技资讯.2014（07）