公路隧道工程中新奥法施工技术的应用

文/安巍，中国水利水电第八工程局有限公司

导言

目前，新奥法施工技术在我国的隧道公路工程建设中有着广泛的应用，虽然其代表着现代科技的水准，但是在实际建设施工工程中还存在着很多需要优化和改善的方面，其应用水平还没有达到人们的预期。这就要求工程建设施工单位在实践运用时一定要有针对性的联系具体的项目建设状况，整体上把握新奥法施工工艺的内容实质，这样才能将公路隧道项目建设质量牢牢地控制住。为了达到这一目标，本文作者根据自身从事多年隧道公路工程建设施工工作的心得体会，在熟练掌握新奥法施工技术的工作原理基础上，分析研究了如何能更深层次地将新奥法施工技术运用到公路隧道项目工程中，并展开了系统性的讨论。

1 新奥法施工技术

新奥法的施工技术主要依托于岩石力学学科，依靠于隧道工程施工技术的基础，新奥法中的奥“奥”，指的是奥地利，其源于奥地利的建筑工程专家所设计的隧道公路施工技术。具体来说，采用喷射混凝土和锚杆为主要支护手段，第一时间进行支护，将围岩变成支护体系的组成部分，控制围岩的松弛和变形，并通过对支护和围岩的监控、量测来指导地下工程设计施工和隧道施工的原则和方法。新奥法施工技术具有很多优势，其可以将岩层沉降及松动的现象有效减少，特别是在隧道施工过程当中。在一定程度上确保了工程的质量，在施工作业过程中有效避免了危险事故的发生，将施工的安全系数进一步提高。同时在施工过程当中应用新奥法可较好地控制施工工程的预算，也能够加快施工的进度。

2 新奥法施工技术在公路隧道工程中的应用

2.1 新奥法施工基本原理

在具体的施工过程当中，新奥法在应用前，首先需要充分地了解隧道的结构，同时掌握围岩主要承重部分和承载结构的具体情况，从而制定出合理科学的施工方案。在开挖机之后，为确保在后续的施工过程及挖载和装卸过程中施工的进度和安全，需要进行围岩的加固工作。在对公路隧道进行围岩的过程中，新奥法的应用可以进一步降低围岩卸载的力度。其主要目的在于控制围岩位移程度的大小，促使围岩产生较小范围的变形活动，避免因开挖工作给周围岩体带来较大的影响，同时也可避免松弛；因为喷射混凝土与围岩密贴、受力快；减小了围岩的较大变形，争取更多的时间进行具体的施工工作，在适当的时间可以完成合理科学的支护工作，同时促进后期的支撑效果达到最佳水平。在使用新奥法技术的过程当中，还要充分的研究和调查周围岩体工程的具体情况，评定隧道洞周围的变形位移。

2.2 隧道围岩的支护

由于应力变形的的重新分布，在隧道开挖过程中必须进行加固围岩的基础工作，其主要目的在于撤离围岩之后使围岩依然能达到具体的强度要求，从而确保具体的开挖工作能够顺利进行。与此同时，在施工过程当中为防止变形情况的发生，还要加强控制围岩的适当位移工作，因为一旦导致围岩变形的发生，会造成不必要的人工浪费，大大增加实际的造价投入，还会给后期的工作带去很多的麻烦。在进行第二次支护时，所使用的具体施工方法是将钢筋网喷射混凝土、喷射混凝土、模筑混凝土和锚杆共同组成锚喷支护，作为一种支护结构，这种结构的优势是在混凝土中增加了速凝剂并借用高压空气的作用，直接喷射至岩面，然后凝结成形状。混凝土种类的选择主要取决于围岩结构的稳定性，在稳定性较高的时候是两者协作。若现场施工条件不允许，使用的方法依然是锚杆施工为主，所使用的材料是喷射混凝土和红凝土及其他混凝土，并将其混合使用。

喷射技术的实际使用，在新奥法施工技术在公路隧道工程中的应用中，是围岩承载结构中最重要的一部分。所以，在二次衬砌支护时，新奥法施工技术是后期围岩饰面的承载对象，要评估隧道的周边和初期支护情况，综合评估围岩的变形。为减少手挠曲断裂的情况和受弯变形的情况，任何支护都需要薄型的柔性结构。

在公路隧道围岩支护中应用新奥法施工技术时，还值得注意的是要区别软岩隧道和硬岩隧道，即公路隧道岩石的软硬问题。软岩地层的隧道很难承受再次荷载，其与地表的距离很近，再有就是覆盖土的重力作用越大，将越难以控制其形变。然而如果在硬岩隧道中使用柔性的支护，也会存在一些客观的风险，也就是说一旦释放过度会具有坍塌的风险。若在软弱破碎的围岩中浅埋柔性支护，其可以控制围岩的变形，这时新奥法施工技术就会起作用。但需注意的是，不能采用一次性柔性支护，应该使用高强度的预支护，并加固地层，从而达到较好的自承性能。

2.3 隧道开挖施工

开挖隧道的方式有很多，如掘进机法、盾构法，矿山法等，但这其中不可缺少的是爆破手段。应优先采用光面爆破，这是依据爆破效果来决定的。使用光面爆破可避免周边眼以外的围岩受到破坏，其利用岩石具有较低的抗劈裂能力的特点，通过严格地控制周边眼的方向、进一步缩小周边眼间距、设置正确的起爆顺序、限制装药量等措施，来达到预定效果。光面爆破可节省大量的衬砌混凝土量，减少出渣量，避免超挖欠挖，从而降低成本，并加快施工进度。（表1）

表1 预裂爆破诸参数

2.4 加强隧道施工的监测

整条隧道采用新奥法施工技术的核心就是隧道施工的监测，通过监控测量，能有效地了解掌握支护结构变形的力学动态、支护结构的受力的力学状态以及围岩的稳定性，这样可以更加合理地将衬砌与支护的时间确定下来，最终确保整个隧道施工的质量和安全，同时保证施工符合设计的需要。所以，在隧道开挖后，一般需要关注以下两方面的工作。

2.4.1 应及时地支护稳定性差的围岩，对于稳定性较好的围岩来说，应保证支护的即时性，并及时地喷射混凝土，将喷层的厚度逐一加大，在此过程中加添相应的锚杆和钢筋网。在初次喷射完混凝土之后，应及时监测喷层的变形程度。

2.4.2 完成初期支护之后，应加设模板，这是在支护变形相对稳定的情形下，然后再进行二次混凝土的衬砌。新奥法的优点就在于集方法经验、力学计算以及施工监测等于一体，所以整条隧道的施工、设计、勘察等环节会出现反复融合交叉的情况。这就应在完成初步调查地质的基础上，结合数学计算或方法经验首先对其进行预设计，布置好监控测试系统，并确定支护参数。这样在开挖支护和围岩过程中，可以全面地认识其支护现状和稳定性，以便将得到的信息反馈到施工过程之中，从而将各项支护参数以及开挖方案更加科学地确定下来。

2.5 加强施工安全管理

坚决落实国家四部委联合下发的《隧道施工安全九条规定》(安监总管二[2014]104号)文件精神，从企业资质、人员培训、超前地质预报、洞内通风、爆破器材、应急预案等方面加强施工安全管理，强化组织，细化落实。通过一系列技术措施和手段，彻底扭转隧道施工高安全风险的现状。

3 结束语

由上可知，对于探讨如何加强新奥法施工技术在公路隧道工程中的应用具有十分重要的意义。所以隧道公路施工企业要增加这一技术的应用范围，必须充分意识到新奥法在隧道施工中的重要性，紧跟时代发展的步伐，与工程实际相结合，科学地运用新奥法来进行开挖隧道、监测施工隧道施工以及支护隧道围岩，进一步提升隧道公路工程的质量。

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