关于新意法在国内研究现状分析

2019-01-23

福建质量管理 2019年1期

(重庆交通大学河海学院重庆 400047)

引言

中国在这十几年来，对于公路、桥梁、隧道等一些基础建设设施的投资不停增加，特别是在山区公路，高速铁路持续建设，建设的山岭隧道不断增多。在这样的背景下出现了很多在不良地质条件下修建隧道的情况。这些岩体由于破碎程度比较高、结构稳定性差，受到施工干扰后易失稳，所以需借助钢拱架、玻璃纤维锚杆、超前注浆等加固方法来限制围岩的形变。限挖法(台阶法、分块法等)和全断面开挖相比较，其经济和时间成本要高出很多。因此，在20世纪70年代中期意大利的Pietro Lunardi教授提出一种替代法，就是利用加固超前核心土，通过提高掌子面的稳定性，进而为全断面开挖创造条件，避免采用限挖，这就是新意法的思想。

一、新意法的简介

(一)新意法的核心思想。新意法的中心思想是通过加固超前核心土的刚度和强度，人为地提高掌子面的稳定能力，避免掌子面在临空的时候由于变形过大而失去稳定，进而为全断面开挖提高条件。

(二)与新奥法之间的区别与联系。新意法主要是利用超前核心土的自稳能力来实现对软弱岩体的全段开挖。而新奥法关注的方面则是为洞身围岩，其最终的目的是要利用围岩的自承能力来实现支护。两者之间的主要区别体现在如下几点:1)对于隧道的开挖模式不同。新意法的核心思想是使用全断面机械化进行开挖隧道，其特点是施工快，价格低。对于不良岩体采用提前加固来改善围岩的特性，为使用全断面开挖创造条件。新奥法则是使用的分不开挖法来就行的。2)支护方式的不同。新意法在支护上主要是利用的是超前核心土加固的方式，由此来限制围岩的收敛变形，是主动支护的一种。新奥法则是主要发挥围岩的自承能力，和支护结构一起来支撑围岩，这是被动支护的一种。3)隧道静力学分析模式的不同。新意法强度对于超前核心土的变形进行控制，关注纵向的隧道变形的影响。而新奥法则将隧道看成是平面问题，只关心于收敛变形，主要对径向支护方式的作用进行强调。

(三)新意法的优点。1)新意法拥有更宽泛的应用范围。因为新意法主要对超前核心土进行加固，并且在施工设计中能够有效的提高掌子面的强度和刚度。2)新意法在一些很复杂的地形条件下同样拥有很快的施工速度。这是由于对超前核心土采取提前加固的方法，为进行全断面开挖提供了便利条件。3)新意法的造价较低。由于新意法的设计方面前期做了很多工作，岩体特性和强度控制得到了保证，那么在后面的开挖以及支护监测方面就会节省很多金钱。4)新意法的安全性更高。在全断面机械化开挖的条件下，通过新意法的加固技术对超前核心土的加固、掌子面的加固等措施可以减少一些地质灾害的发生。

二、新意法的预约束技术

(一)玻璃纤维锚杆加固掌子面。玻璃纤维锚杆是要求在掌子面进行干钻，钻孔要近似平行于隧道轴线并均匀的分布在掌子面的周围，其长度要求大于隧道的直径。钻孔过后将玻璃纤维锚杆打入孔内并且注浆封闭。

玻璃纤维锚杆是用热固聚树脂材料所做成的，加有50%质量比的玻璃纤维，一般采用直径为60mm或者40mm、厚度10mm的管桩加筋件，如图1所示。

在后续加固和注浆作业的时候必须要保证钻孔的直接要小，并且在孔形成后立即插入锚杆，然后注浆封闭。在施工中必须同步实施监控工作，要检查包括注浆效果、每根锚杆的注浆量以及用拉拔实验检查加筋件、灰浆与地层之间的粘结力等等。

使用玻璃纤维锚杆可以适用于粘结性强的或者半粘结性的土层中，掌子面不稳定或者短期稳定的时期，必须要掌子面的形状呈现凹陷的形状时才能进行喷锚支护。

(二)预切成洞衬砌技术。预切成洞衬砌技术是由机械预切槽技术发展而来的一项新技术。预切成洞衬砌技术是介于先进行洞室预约技术再进行开挖和掘进开挖技术之间的一种。该技术的创新之处在于它能够在开挖之前做隧道衬砌，而不需要在开挖横断面周围进行地层改良和加固，也不需要用连接的方法设置钢拱架和喷射混凝土等初期衬砌。预切成洞衬砌技术是在掌子面周围做成截锥状混凝土层，该混凝土层及时到了后期也可以作为最终衬砌的一部分，预切成洞衬砌技术中的隧道掘进方式是只需要在已经做了混凝土薄层保护范围内开挖土层即可，开挖时有着混凝土薄层起着保护掌子面的作用，开挖尺度要小于混凝土厚度，以便于使用连续的混凝土薄层直接实现搭接，同时并为掌子面提供安全储备。