不良地质地段大断面隧道采用新奥法施工的效果分析

夏开举

(黔南州交通设计院，贵州 都匀 558000)

不良地质地段大断面隧道采用新奥法施工的效果分析

夏开举

(黔南州交通设计院，贵州 都匀 558000)

主要讨论了不良地质地段大断面隧道施工采用新奥法施工的相关问题，并结合实际案例，对其新奥法的实际应用情况进行简单分析。对相关工作人员而言，为保证相关措施具有良好的应用价值，需要充分结合本次工程的质量控制要求，加深对新奥法施工的认识，以获得更好的隧道施工质量控制效果。

不良地质路段；大断面隧道；新奥法施工

1 案例分析

本工程为南方某地区，左线终起点桩号L1+440～L2+373，总长933 m;右线起终点桩号K1+530～K2+360，总长830 m。建筑限界(高×宽)：15.5 m×5.00 m，分离式隧道，设计时速60 km/h，洞门形式：端墙式，机械通风、灯光照明，出口局部段为小净距。

行车横洞净空：4.5 m(宽)×5.0 m(高)，人行横洞净空：2.0 m(宽)×2.5 m(高)进洞口边坡稳定性评价：仰坡岩性为亚粘土和强风化炭质泥岩和页岩，工程地质性质差，仰坡稳定性差，很易产生仰坡滑塌现象。且坡向与岩层产状呈顺向坡，非常不利于边坡的稳定。出洞口边坡稳定性评价：出洞口仰坡为亚粘土，工程地质性质差，易产生局部滑塌现象。

2 新奥法施工原理

所谓新奥法，就是新奥地利隧道施工方法，于20世纪50年代提出，以岩体力学原理与既有的隧道工程经验为基础，将锚杆与喷射混凝土组合在一起的支护手段。该施工方法经过多个国家的长期实践，发展成一种成熟隧道施工方法，成为现代隧道工程施工的标志性方法之一。在20世纪60年代末期，新奥法被传入我国，是现阶段我国软弱破碎围岩地段隧道修建的一种主要方法。

在新奥法施工中，其基本施工流程如图1所示。

3 新奥法在不良地质地段大断面隧道施工的方法及其效果

3.1 大长管棚顶注浆超前施工

(1)施工流程

统计该项目中大长管棚顶注浆超前施工流程，具体资料见图2。

图2 大长管棚顶注浆超前施工流程图

(2)材料选择

采用外径为φ(100±20)mm热轧钢无缝钢管，其壁厚为(8±2)mm，总长度为(25±15)m，节长主要为3～6 m。

(3)施工工艺

①测量布孔

沿隧道开挖轮廓以外的100 mm处，与环向间距(500±100)mm处定孔位。在钻孔、安装钢管时，需要根据一次超前长度设计并选择相应的钻孔机开始钻孔，保证其布孔方向与隧道平行，并将插角控制在2°以下。在钻好一孔之后，通过钻机将钢管钻入。

②预注浆

根据钢管周围围岩开展预注浆，使其能成为一个环形整体。在注浆过程中，采用高压注浆泵，注浆压力为1～2 MPa，其浆液注入量的计算公式为

Q=Vμa/10 000(m2)

在上述公式中，Q代表浆液实际注入量；V代表有效注浆围岩体体积，单位为m3；μ代表岩体孔隙率，以%表示；a代表浆液填充率，以%表示。

③钢支撑

先在管口段架设(3±1)钢支架，之后开挖动身，每隔12～15 m，设置2个钢支架，其间距为(1.1±0.1)m。钢支架要尽量与围岩、管棚等粘贴良好，空隙处可以用混凝土垫块锲紧。钢支架之间通过螺纹钢拉杆焊接在一起，螺纹钢的规格始终大于等于φ22 mm。

通过施工发现，围岩的固结效果良好，为后期施工奠定坚实基础。

3.2 超前锚杆配合锚喷网支护

(1)工艺流程

在超前锚杆配合锚喷网支护施工中，整个施工流程如图3所示。

图3 超前锚杆配合锚喷网支护施工流程图

(2)材料选择

在锚杆选择中，选择(21±3)mm的锚杆或砂浆，或则选择单位长度为φ32mm的小钢管，其中锚杆长度为(4±1)m。

砂浆采用自然级配河砂(施工前对河砂进行详细的过筛处理)，并控制水泥与河砂之间比例，保证两者比例约等于1∶2，水灰比为0.40～0.42。

(3)施工工艺

①开挖

采取半断面或全断面的光面爆破技术，尽量减少超挖、欠挖现象发生，将快挖循环进尺控制在15 m之内，避免因控制不理想而导致超前支护效果不佳情况发生。

②初喷

开挖后，等烟雾散净后，进行敲帮问顶，用压风将受喷面吹洗干净进行初喷，初喷厚度为(40±10)mm。

③锚固

采用凿岩机钻孔，孔间距为(1.0±0.2)m，并呈梅花状分布，锚杆眼尽量垂直隧道轮廓线或岩层层面；靠工作面一环锚杆眼向前上方布置，控制外插角为(20±10)°，必要时采用布双层或三层锚杆进行超前支护。用立式注浆器或羊角泵注浆器将锚杆眼注满砂浆,注浆压力为0.12～0.2 MPa，或用专用工具装入已浸好的药包。

3.3 洞口工程

(1)复核图纸，组织专业人员对施工图纸进行复测，并检测布网效果，保证能有效找出洞口位置，并明确明洞与暗洞之间的分界线。在洞口边与仰坡开挖线外处设截水沟一道，防止雨水冲刷洞脸。(2)洞口设计而在本工程的洞口设计过程中，原设计先将洞口地表沿隧道轴向10 m处开挖，使其成为1∶1坡度，再通过3.5 mφ42 mm注浆小棚以超前支护的方法进洞。但考虑到该项目中地质情况较为恶劣，若采取上述施工方法可能出现导致滑坡现象的发生。因此在设计中，先对洞口地质岩性结构进行分析，确定先对地表进行处理的基本施工思路。其主要处理方法为：先对地表沿隧道轴10 m宽位置进行处理，并在左18 m、右12 m长的范围内打下垂直砂浆锚杆，并挂网，喷洒C20混凝土进行加固，增加3 m明洞与明拱一起浇灌。通过施工发现，在施工中基本上未出现严重的滑坡现象，说明在洞口工程设计具有良好的操作性。

[1] 涂锦圣.浅谈新奥法在隧道施工中的应用[J].科技传播(应用技术)，2011，(36)：172-173.

[2] 乔云飞，杨延忠.浅论新奥法施工的原理及其特点[J].四川水力发电，2007，26(2)：45-49.

[3] 王义重，李勇泉，傅旭东.求水山隧道下穿机荷高速段新奥法施工有限元计算[J].岩土力学，2011，32(1)：125-131.

[4] 中国市政工程中南设计研究院. 深圳市龙岗区红棉路市政工程-求水山隧道设计说明[R]. 北京: 中国市政工程中南设计研究院，2008.

The effect analysis of poor geologic zones large cross-section tunnel used new Austrian tunneling method

XIA Kai-ju

(Qiannan Transportation Design Institute Duyun City, Duyun,Guizhou 558000,China)

The paper mainly talked related problems of poor geologic zones large cross-section tunnel used new Austrian tunneling method, and combined with practical cases, the actual application condition of new Austrian tunneling method was simple analysed. For the related staff to say, to ensure the relevant measures have good application value, the quality control requirement of the engineering should be fully integrated, and should deepen the understanding of new Austrian tunneling method to obtain the better quality control effect of tunnel construction.

poor geologic zones; large cross-section tunnel; new Austrian tunneling method

2015-10-28

夏开举(1971-)，贵州瓮安人，工程师，主要从事公路工程勘察设计研究。

U455

C

1008-3383(2016)02-0114-02