新奥法施工技术在隧道工程中的应用

马磊

（江西赣粤高速公路工程有限责任公司，江西 南昌 330000）

0 引言

新奥法隧道施工技术是一种先进的隧道施工技术，凭借先进的支护措施和灵活的施工方法在公路隧道建设中得到了广泛应用，该技术能够有效应对不同地质条件和工程要求，从而确保隧道结构的稳定性和施工质量的可靠性。为更好地发挥该技术在隧道工程中的应用效果，文章结合工程案例，对该技术的具体应用进行分析。

1 新奥法技术概述

在20 世纪初，奥地利专家们总结了过去隧道工程建设的经验，并积累了大量的实践知识，在此基础之上提出了一套完整的隧道设计和施工技术，被称为新奥法。不同于传统的厚壁衬砌混凝土支护方式，新奥法技术将岩体视为一个连续的整体介质，且结合了黏弹性和塑性等理论原理。

新奥法技术结合岩体开挖后形成的岩体破坏时间效应特点，选择柔性、薄壁且能够与围岩紧密贴合的支护结构。这种支护结构具有较高的承载能力，能够保护围岩结构，确保围岩构筑物达到稳定的标准，防止结构损坏。

在新奥法施工技术的具体应用中，需要进行现场勘察，并对各项勘察数据进行分析，通过对现场环境和条件的准确评估，合理选择支护结构，合理调整各项技术参数，并进行精确的施工控制，以保证围岩的稳定性。

新奥法技术不仅改进了传统的隧道支护方式，提高了支护效果和水平，而且为隧道工程的可持续发展提供了新的解决方案，该技术也因此在全球范围内得到了广泛的应用和认可[1]。

2 隧道工程概况及地质条件

2.1 工程概况

某公路隧道项目所处的地形条件相对复杂，地形起伏多变，重峦叠嶂，给项目施工带来了很大的挑战。隧道的设计通行速度为60km/h，净宽度为11m，行车道宽度为9m，两侧人行道宽度为1m，没有设置路缘带，设置了一条净高5m 的检修通道。整个隧道的建设长度为284m，纵坡度为-0.05%。进口和出口都设计在缓和曲线上，中间部分是直线路段。在缓和曲线设计中，上部隧道超高部位没有设置加宽结构，这样的设计能够在保证车辆行驶安全的同时，更好地适应复杂地形条件。

此外，缓和曲线的设计使车辆在进入和离开隧道时能够更加平稳地转弯。在实际施工过程中，需要充分考虑地形条件对施工的影响，进行地质勘察、爆破作业、边坡处理等方面的工作，以保证施工安全和质量。

2.2 工程地质条件

整个隧道项目所处的地势比较高，高差在40m 左右，斜坡陡峭比较明显，地形结构坡度在5～30°，沿山体风化不发育，山体并未出现坍塌、滑坡等严重的自然灾害。整个隧道项目的地质条件比较特殊，风化岩石分布较为明显，且存在裂隙发育严重的情况，极大地威胁了项目建设的安全性和稳定性。

3 施工方案

在现场施工中，应按照设计、施工、设计的流程进行。其中，锚喷支护工序是新奥法支护的主要措施，该环节的施工质量关系支护效果和水平。为了保证工程质量，应加强对先进支护技术的应用，对各项参数进行计算分析，并确定合适的支护时机。

此外，应加强对支架强度、围岩状态和施工方式的控制，以确保所有数据均符合工程要求。结合锚杆间距、岩性特征、节理发育等特点确定支护方案。对于围岩状态较好的情况，可以根据现场实际情况，设置水平超前锚杆进行超前支护施工。锚杆的长度应根据现场地质条件和洞室跨度确定，通常为整个跨度的1/4～1/2。

在锚喷混凝土结构施工中，需要考虑现场需求，并加强强度性能和终凝时间控制。选择合适的混凝土材料，将水灰比设定为0.45～0.5，以提升结构的抗渗性能。综合分析国内外相关理论，喷射混凝土层厚度通常为5～15cm，总厚度不超过20cm。对于地层压力较大的情况，可以辅助应用钢筋网和钢拱架结构，以确保混凝土层的厚度符合要求，最小厚度应为5cm，以避免严重剥落或开裂问题。

模板混凝土浇筑施工的目的在于提高外部的美观性、提高安全性。根据以往隧道工程的要求，模板混凝土的厚度通常为25～50cm。在该隧道设计中，为了满足科学性和合理性的标准，确保其承载能力合格，考虑地质条件承载10%～30%的荷载。根据具体需求，该隧道工程选择了3 种复合衬砌类型[2]。

4 公路隧道新奥法施工技术应用

4.1 进口段

在断面刷坡结束后，完成修整处理，现场存在较多不良地质条件，无滑坡、崩塌问题，岩层以泥岩、灰岩等为主，其中地表覆土层厚度为0～30cm 残积红黏土，下面存在强风化灰岩，是不可熔性岩类，水质岩石硬度较高，但容易破碎，且节理、裂隙的发育较为明显，还存在局部断层的地质条件，为Ⅳ类围岩。隧道段下部的地下水含量较少，以裂隙带内滞水为主，地表降水补充。

为了使进洞达到安全性要求，考虑到地质、环境等因素，结合现场的地质、设备等情况，在洞口部位布置超前小导管、钢拱架，辅助边、仰坡锚喷支护方式，实现洞口支护效果提升，达到围岩稳定性标准。具体措施如下：

第一，在洞口开挖前，绘制开挖轮廓线，以指导后续施工。在开挖线路上布置锚杆。锚杆的间距通常为1m×1m，设置在边坡和仰坡位置。锚杆选用直径为25mm 的钢筋制作，长度为3.5m。采用梅花形布置方式，交错设置，以提升结构的性能和稳定性。

锚杆安装制作步骤如下：

其一，在岩面喷射一层厚度为3cm 的混凝土，以提高支护的稳定性。

其二，进行钢筋网（使用直径为8mm 的钢筋进行编织）铺设施工，形成整体结构。钢筋网的布置可以进一步提高支护结构的强度和稳定性，提升工程质量和安全性。

第二，在隧道洞口部位设置钢拱架，并安装超前小导管。钢拱架采用工字钢制作，并按照设计方案采用分段加工方式，以确保钢拱架的尺寸和性能符合要求。钢拱架设计完成后，需要在拱脚部位设置锁脚锚杆，以固定钢拱架。锁脚锚杆的设置要符合工程建设标准，保证钢拱架的稳定性和安全性，保证洞口区域的结构强度和稳定性[3]。

第三，在洞口区域需要沿隧道纵向方向设置开挖轮廓线，以确保施工的准确性和一致性。开挖轮廓线的设计应考虑外插角，通常设计为10～30°的钻孔作业角度。完成钻孔作业后，需要及时清理孔洞，使用空压机进行处理，以确保没有任何杂质影响工程效果。

第四，超前小导管（由热轧无缝钢管制作，长度通常为5m）穿越第一榀钢拱架的腹板后，沿钻孔进入地层结构，按照50cm 的环向间距设置，在管壁间隔20cm的位置进行交错注浆施工，并按照梅花形布置方式进行注浆孔设置。在实际施工中，需要加强对注浆压力的控制，保证注浆材料充分填充管道空间，提高围岩的密实度和强度。

第五，小导管注浆完成后，待水泥达到终凝状态，即可进行洞口开挖施工。在洞口开挖的同时，需要及时设置第二榀钢拱架，以保证洞口的稳定性和安全性。第二榀钢拱架的安装施工需要严格按照工艺方案进行。在两榀钢拱架的安装中，榀与榀之间的间隔距离通常为0.5～1m，具体间隔需要根据实际围岩状况进行调整。拱架的安装过程需要严格遵循工艺方案，利用直径为22mm 的钢筋进行焊接组合，以形成整体结构。值得注意的是，在实际施工中，需要根据具体情况进行合理调整和控制，以保证钢拱架安装的准确性和稳定性。同时，需要进行必要的监测和检测工作，对安装后的钢拱架进行质量评估，确保其符合工程要求和设计标准。

第六，第二榀拱架安装结束之后，两榀之间设置径向锚杆，悬挂钢筋网。在锚杆设置中，应用径向锚杆悬挂钢筋网，选用直径25mm 钢筋制作锚杆，长度为3m，采用梅花形方式布置。

上述各项工作结束后，直接进行C25 混凝土喷射施工，全部覆盖处理，包裹钢拱架结构，确保洞内达到稳定性标准，不需要重复进行支护施工[4-6]。

4.2 Ⅳ级围岩区

在初期围岩支护施工中，混凝土衬砌结构起主要作用，承担几乎所有外部荷载，并具有加固和装饰功能。为了保证结构的稳定性和安全性，选用直径为25mm 的钢筋锚杆，长度为3m，按1m×1m 间距，采用梅花形布置方式。混凝土浇筑厚度为15cm，预留12cm 的变形量。

在浇筑作业中，为了提高结构的防水性能，进行复合土工防水层结构施工。根据围岩结构的变化情况，特别是进口和出口部位，应用Ⅳ级围岩设置钢拱架结构，以确保结构性能达到要求。此外，通过超前小导管衬砌施工，可以进一步提高结构的稳定性和承载能力，保证工程质量[7]。

4.3 Ⅲ级围岩区

为了解决岩石破碎和渗水等问题，并保护围岩结构免受损害，在施工初期需要进行早期的封闭处理。为此，选择直径为25mm 的钢筋制作锚杆，锚杆长度为2.5m，布置间距为1m×1m，采用梅花形布置方式。锚杆布置完毕后，喷射厚度为12cm 的混凝土。

为了进一步提高结构的防水性能，需要在混凝土表面设置复合防水层结构，有效防止水分渗透，保护围岩结构免受水的侵蚀。复合防水层通常由多种材料构成，如防水膜、防水涂料等，以形成一个可靠的防水屏障，防止水分渗透到围岩中，减少水与岩石之间的化学反应，避免岩石破碎和围岩结构损坏。

4.4 Ⅱ级围岩区

在Ⅱ级围岩区进行施工时，首先需要对围岩进行评估，确保其具备较好的稳定性和结构性能。在该工程中，经过评估，确定该围岩区没有明显的破碎或裂隙问题，为施工提供了有利条件。在施工过程中，采用喷射混凝土的方式进行支护。喷射混凝土的施工厚度为8cm，以提供足够的强度和稳定性，保护围岩免受外部荷载和地质力的影响。

同时，在设计中考虑到围岩的变形情况，预留了5cm 的变形量，允许一定程度的围岩变形，确保结构的安全性和可靠性。在施工过程中，严格控制喷射混凝土的质量和施工工艺。确保混凝土配比的准确性和施工厚度的一致性，以获得均匀、紧密的混凝土结构[8]。

4.5 明洞段

为了减小路堑边坡的高度，并使其保持自然状态，在进出口段都需要布置明洞。明洞通常采用C25混凝土浇筑施工，以形成坚固的整体结构。在明洞浇筑施工过程中，需要遵循相关的工程标准和规范，确保混凝土配合比、施工质量和工程性能符合要求。同时，要注意在施工过程中均匀浇筑和充分振捣，以确保混凝土的密实性和一致性[9]。

5 施工监测

在现场施工中，应加强施工监测，以有效掌握力学变化、支护状态、工程险情等，确保施工现场的安全性。根据该工程项目监测结果分析，初期支护基本稳定，二次模筑衬砌效果良好，隧道无明显变形，锚杆抗拔力符合标准。

6 结语

总的来说，新奥法施工技术是一种创新性的隧道施工方法，具有高效、可靠等优点，能够有效地提高隧道的结构稳定性和施工质量。文章介绍了新奥法施工技术的原理和应用，提出支护结构设计、施工参数控制和施工工艺优化等相关内容，以期为隧道施工提供参考。此外，今后还要不断加强技术研发和施工经验积累，以提高新奥法施工技术的应用效果，为民众提供更安全、高效的交通环境。