新奥法支护施工中的常见支护形式在隧道施工中的应用

刘大群

【摘 要】本文结合新奥法施工特点，主要针对新奥法施工工艺流程和关键技术形式及新奥法在隧道工程中的应用两方面进行了分析，以供参考。

【关键词】新奥法；支护施工；支护形式；应用

一、新奥法施工特点

1、及时性

新奥法施工选用喷锚支护为首要手法，能够最大极限地紧跟开挖作业面施工，因此能够利用开挖施工面的时空效应，以限制支护前的变形发展，阻挠围岩进入松动的状况，在必要的情况下能够进行超前支护，加之喷发混凝土的早强和全部粘结性，确保了支护的及时性和有效性。

2、封闭性

因为喷锚支护能及时施工，并且是全部密粘的支护，因此能及时有效地避免因水和风化效果形成围岩的损坏和脱落，阻止胀大岩体的潮解和胀大，维护原有岩体的强度。巷道开挖后，围岩因为爆炸效果发生新的裂缝，加上原有地质构造上的裂缝，随时都有也许发生变形或塌落。当喷发混凝土支护以较高的速度射向岩面，极好地充填围岩的裂隙和凹穴，大大进步了围岩的强度（进步围岩的粘聚力C和增大内摩擦角）。

3、柔性

喷锚支护归于柔性薄性支护，能够和围岩紧粘在一起。因为喷锚支护具有必定柔性，能够和围岩一起发作变形，在围岩中构成必定规模的非弹性变形区，并能有用操控答应围岩塑性区有适度的开展，使围岩的自承才能得以充分发挥。别的，喷锚支护在与围岩一起变形中遭到压缩，对围岩发作越来越大的支护反力，能按捺围岩发作过大变形，避免围岩发作松动损坏。

二、新奥法施工工艺流程和关键技术形式

新奥法以喷射混凝土、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，允许围岩有一定的协调变形，而不使支护结构承受过大的压力。

1、开挖

隧道开挖前，首先就隧道分部开挖顺序、部位标高进科学的确定，然后就各部位的钻眼、装药、爆破等细节合理地调整系数，以达到超欠挖最少、轮廓成形圆顺的效果。中导洞及主洞的分部位开挖标高位置确定，应充分考虑工程量比例的合理安排、初期支护难度、材料合理应用以及机械设备运转空间等需要。

第一，工程量比例适当：分部位开挖法施工要求每步工程量要适当，以便开挖施工的三个部位能形成流水式作业，减少开挖和支护时间，充分发挥机械的使用功能。

第二，支护难度考虑：尤其是拱部开挖，断面空间大小既要考虑工人操作的简单、快速，又要考虑支护材料的合理下料不至于浪费。

第三，设备运转空间要求：一般情况下，拱部开挖标高应能满足ZL-50装载机在其间能运行自如，拱部不宜断面过大。还要考虑断面支护结构受力要求，避免初支结束后支点处于不利的受力支点上。

2、钻眼施工

隧道钻眼的好坏，会影响到断面轮廓成形的圆顺以及超欠挖的多少。而钻眼施工的各工序中，眼数、眼深、布眼角度、布眼形式等均需根据现场调整系数，才能达到最理想的效果。

第一，掏槽眼：其选择形式根据地质资料，选择楔形掏槽，既达到了掏槽效果，又节约了钻眼数量和时间。眼深比其他眼深20～30cm。

第二，辅助眼：由于隧道围岩均为强风化～风化千枚状板岩，节理（裂隙）相当发育，结合每次爆破效果，眼距为80cm左右较为合理。

第三，周边眼：决定轮廓成形是否圆顺的关键。由于围岩较差，一般按45cm环状布孔。结合不同类别岩石，眼距控制在25～45cm。一些特别破碎地段，眼距为25cm时，采用隔眼装药方法进行爆破。

第四，底眼：一般要求不高，只是钻眼应尽量控制在同一底平面或设计的轮廓位置上，并尽量减少底部的超挖回填工作。眼深比其他眼深20～30cm。

第五，辅助眼、周边眼的眼深要一致，这样才有利于爆破后掌子面平齐，便于后续施工进行。

3、装药爆破

钻眼结束以后，装药也很重要。装药不当，将导致爆破轮廓成形参差不齐，甚至局部引起较大的超欠挖。一般情况下（2.5m眼深）掏槽眼装药要足但应适量，辅助眼药量为二分之一到三分之一眼深的药量，周边眼视围岩裂隙情况可少装药甚至不装药（即采用隔眼装药、预裂爆破）。为达到预裂爆破或者光面爆破效果，装药连线应选择不同段别的非电毫秒雷管，不同的眼别采用不同的段别雷管，最后统一成束由1～2个火雷管引爆。1段雷管适用于掏槽眼，3～5段适用于辅助眼，7或9段适用于周边眼，底眼为9～11段。

三、新奥法在隧道工程中的应用

1、应用新奥法进行隧道围岩的支护

开挖工作进行过程中，隧道围岩的应力开始重新分布，必须加固围岩，使围岩卸载后强度不會失去。结构承载要尽量被满足，当围岩周围出现位移和变形，开挖曲面后，就形成拱模效应，进而形成受力环区。所以，对公路隧道进行支护要采用新奥法支护结构，支护时初期采用锚喷的方式，再次支护时，进行的复合衬砌采用模筑混凝土。

喷射混凝土、钢筋网喷射混凝土和锚杆共同组成一种支护结构。具有速凝剂的混凝土混合料将其混合高压水用混凝土湿喷机，用高压空气直接喷射至岩面，然后凝结成形。

围岩的好与坏决定支护使用混凝土的种类，围岩好，则支护的主要方式是喷射混凝土，辅助工具是锚杆；如果围岩不好，那么支护的主要方式则是锚杆，借用的材料是钢筋网混凝土和喷射混凝土等其他混凝土，相互配合使用。新奥法的喷射支护技术，作为围岩的承载结构的重要组成部分，被应用在隧道支护中。

所以，二次衬砌支护时，新奥法支护是后期的围岩饰面的承载力，要综合评估围岩的变形，评估初期支护和隧道的周边情况。任何支护都需要薄型的柔性结构。

新奥法施工技术被应用在隧道围岩支护中，值得注意的是公路隧道岩石的软硬问题，使用新奥法施工技术，要区别硬岩隧道和软岩隧道。软岩地层的隧道是接近地表的，很难承受再次荷载，再有就是覆盖土的重力作用大，很难控制其变形，然而在硬岩隧道中如果使用支护时柔性的，风险就是客观存在的，释放过度会导致坍塌。若围岩中浅埋隧道式软弱破碎的，新奥法原理就在这时起作用了，可以控制围岩变形，但是不能采用一次性柔性支护，应该加固地层，高强度的预支护，达到好的自承性能效果。

2、应用新奥法加强隧道施工监测

作为隧道新奥法施工技术核心的隧道施工监测，监测是围岩稳定性的保障，确保支护结构的受力状态的稳定，科学合理的确定衬砌时间和支护时间，做出精细的施工设计。

所以，开挖隧道后首先是及时支付围岩，保证其稳定性，喷射混凝土，加大喷射厚度，添加锚杆和钢筋网；然后是初期结束后加设模板，二次衬砌混凝土。采用新奥法施工技术施工监测，力学计算，融合整个设计、勘察和施工等环节，所以初步调查地质后使用数学计算进行预设计，确定好支护参数，在施工中布置监控测试系统，全面了解支护过程和围岩，通过信息的反馈，确定科学的开挖方案和支护参数。

3、应用新奥法进行隧道的开挖施工

隧道开挖的方法很多。如掘进机法、矿山法等这些都离不开爆破手段，爆破是利用了岩石抗裂能力低的特点，通过各种措施来减少围岩周边的损坏，达到更加好的效果。爆破还能使开挖受控制，衬砌混凝土量得以节省，施工进度加快，成本降低。新奥法施工，对隧道施工来说，不仅要利用爆破避免围岩扰动，还要开挖轮廓线，保护围岩，增强自承能力。

结束语：

总之，新奥法支护施工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为我国的隧道工程项目服务。

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