新奧法支護(hù)施工中的常見(jiàn)支護(hù)形式在隧道施工中的應(yīng)用

劉大群

【摘 要】本文結(jié)合新奧法施工特點(diǎn)，主要針對(duì)新奧法施工工藝流程和關(guān)鍵技術(shù)形式及新奧法在隧道工程中的應(yīng)用兩方面進(jìn)行了分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】新奧法；支護(hù)施工；支護(hù)形式；應(yīng)用

一、新奧法施工特點(diǎn)

1、及時(shí)性

新奧法施工選用噴錨支護(hù)為首要手法，能夠最大極限地緊跟開(kāi)挖作業(yè)面施工，因此能夠利用開(kāi)挖施工面的時(shí)空效應(yīng)，以限制支護(hù)前的變形發(fā)展，阻撓圍巖進(jìn)入松動(dòng)的狀況，在必要的情況下能夠進(jìn)行超前支護(hù)，加之噴發(fā)混凝土的早強(qiáng)和全部粘結(jié)性，確保了支護(hù)的及時(shí)性和有效性。

2、封閉性

因?yàn)閲婂^支護(hù)能及時(shí)施工，并且是全部密粘的支護(hù)，因此能及時(shí)有效地避免因水和風(fēng)化效果形成圍巖的損壞和脫落，阻止脹大巖體的潮解和脹大，維護(hù)原有巖體的強(qiáng)度。巷道開(kāi)挖后，圍巖因?yàn)楸ㄐЧl(fā)生新的裂縫，加上原有地質(zhì)構(gòu)造上的裂縫，隨時(shí)都有也許發(fā)生變形或塌落。當(dāng)噴發(fā)混凝土支護(hù)以較高的速度射向巖面，極好地充填圍巖的裂隙和凹穴，大大進(jìn)步了圍巖的強(qiáng)度（進(jìn)步圍巖的粘聚力C和增大內(nèi)摩擦角）。

3、柔性

噴錨支護(hù)歸于柔性薄性支護(hù)，能夠和圍巖緊粘在一起。因?yàn)閲婂^支護(hù)具有必定柔性，能夠和圍巖一起發(fā)作變形，在圍巖中構(gòu)成必定規(guī)模的非彈性變形區(qū)，并能有用操控答應(yīng)圍巖塑性區(qū)有適度的開(kāi)展，使圍巖的自承才能得以充分發(fā)揮。別的，噴錨支護(hù)在與圍巖一起變形中遭到壓縮，對(duì)圍巖發(fā)作越來(lái)越大的支護(hù)反力，能按捺圍巖發(fā)作過(guò)大變形，避免圍巖發(fā)作松動(dòng)損壞。

二、新奧法施工工藝流程和關(guān)鍵技術(shù)形式

新奧法以噴射混凝土、錨桿支護(hù)為主要支護(hù)手段，因錨桿噴射混凝土支護(hù)能形成柔性薄層，與圍巖緊密粘結(jié)的可縮性支護(hù)結(jié)構(gòu)，允許圍巖有一定的協(xié)調(diào)變形，而不使支護(hù)結(jié)構(gòu)承受過(guò)大的壓力。

1、開(kāi)挖

隧道開(kāi)挖前，首先就隧道分部開(kāi)挖順序、部位標(biāo)高進(jìn)科學(xué)的確定，然后就各部位的鉆眼、裝藥、爆破等細(xì)節(jié)合理地調(diào)整系數(shù)，以達(dá)到超欠挖最少、輪廓成形圓順的效果。中導(dǎo)洞及主洞的分部位開(kāi)挖標(biāo)高位置確定，應(yīng)充分考慮工程量比例的合理安排、初期支護(hù)難度、材料合理應(yīng)用以及機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)空間等需要。

第一，工程量比例適當(dāng)：分部位開(kāi)挖法施工要求每步工程量要適當(dāng)，以便開(kāi)挖施工的三個(gè)部位能形成流水式作業(yè)，減少開(kāi)挖和支護(hù)時(shí)間，充分發(fā)揮機(jī)械的使用功能。

第二，支護(hù)難度考慮：尤其是拱部開(kāi)挖，斷面空間大小既要考慮工人操作的簡(jiǎn)單、快速，又要考慮支護(hù)材料的合理下料不至于浪費(fèi)。

第三，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)空間要求：一般情況下，拱部開(kāi)挖標(biāo)高應(yīng)能滿足ZL-50裝載機(jī)在其間能運(yùn)行自如，拱部不宜斷面過(guò)大。還要考慮斷面支護(hù)結(jié)構(gòu)受力要求，避免初支結(jié)束后支點(diǎn)處于不利的受力支點(diǎn)上。

2、鉆眼施工

隧道鉆眼的好壞，會(huì)影響到斷面輪廓成形的圓順以及超欠挖的多少。而鉆眼施工的各工序中，眼數(shù)、眼深、布眼角度、布眼形式等均需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整系數(shù)，才能達(dá)到最理想的效果。

第一，掏槽眼：其選擇形式根據(jù)地質(zhì)資料，選擇楔形掏槽，既達(dá)到了掏槽效果，又節(jié)約了鉆眼數(shù)量和時(shí)間。眼深比其他眼深20～30cm。

第二，輔助眼：由于隧道圍巖均為強(qiáng)風(fēng)化～風(fēng)化千枚狀板巖，節(jié)理（裂隙）相當(dāng)發(fā)育，結(jié)合每次爆破效果，眼距為80cm左右較為合理。

第三，周邊眼：決定輪廓成形是否圓順的關(guān)鍵。由于圍巖較差，一般按45cm環(huán)狀布孔。結(jié)合不同類別巖石，眼距控制在25～45cm。一些特別破碎地段，眼距為25cm時(shí)，采用隔眼裝藥方法進(jìn)行爆破。

第四，底眼：一般要求不高，只是鉆眼應(yīng)盡量控制在同一底平面或設(shè)計(jì)的輪廓位置上，并盡量減少底部的超挖回填工作。眼深比其他眼深20～30cm。

第五，輔助眼、周邊眼的眼深要一致，這樣才有利于爆破后掌子面平齊，便于后續(xù)施工進(jìn)行。

3、裝藥爆破

鉆眼結(jié)束以后，裝藥也很重要。裝藥不當(dāng)，將導(dǎo)致爆破輪廓成形參差不齊，甚至局部引起較大的超欠挖。一般情況下（2.5m眼深）掏槽眼裝藥要足但應(yīng)適量，輔助眼藥量為二分之一到三分之一眼深的藥量，周邊眼視圍巖裂隙情況可少裝藥甚至不裝藥（即采用隔眼裝藥、預(yù)裂爆破）。為達(dá)到預(yù)裂爆破或者光面爆破效果，裝藥連線應(yīng)選擇不同段別的非電毫秒雷管，不同的眼別采用不同的段別雷管，最后統(tǒng)一成束由1～2個(gè)火雷管引爆。1段雷管適用于掏槽眼，3～5段適用于輔助眼，7或9段適用于周邊眼，底眼為9～11段。

三、新奧法在隧道工程中的應(yīng)用

1、應(yīng)用新奧法進(jìn)行隧道圍巖的支護(hù)

開(kāi)挖工作進(jìn)行過(guò)程中，隧道圍巖的應(yīng)力開(kāi)始重新分布，必須加固圍巖，使圍巖卸載后強(qiáng)度不會(huì)失去。結(jié)構(gòu)承載要盡量被滿足，當(dāng)圍巖周圍出現(xiàn)位移和變形，開(kāi)挖曲面后，就形成拱模效應(yīng)，進(jìn)而形成受力環(huán)區(qū)。所以，對(duì)公路隧道進(jìn)行支護(hù)要采用新奧法支護(hù)結(jié)構(gòu)，支護(hù)時(shí)初期采用錨噴的方式，再次支護(hù)時(shí)，進(jìn)行的復(fù)合襯砌采用模筑混凝土。

噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土和錨桿共同組成一種支護(hù)結(jié)構(gòu)。具有速凝劑的混凝土混合料將其混合高壓水用混凝土濕噴機(jī)，用高壓空氣直接噴射至巖面，然后凝結(jié)成形。

圍巖的好與壞決定支護(hù)使用混凝土的種類，圍巖好，則支護(hù)的主要方式是噴射混凝土，輔助工具是錨桿；如果圍巖不好，那么支護(hù)的主要方式則是錨桿，借用的材料是鋼筋網(wǎng)混凝土和噴射混凝土等其他混凝土，相互配合使用。新奧法的噴射支護(hù)技術(shù)，作為圍巖的承載結(jié)構(gòu)的重要組成部分，被應(yīng)用在隧道支護(hù)中。

所以，二次襯砌支護(hù)時(shí)，新奧法支護(hù)是后期的圍巖飾面的承載力，要綜合評(píng)估圍巖的變形，評(píng)估初期支護(hù)和隧道的周邊情況。任何支護(hù)都需要薄型的柔性結(jié)構(gòu)。

新奧法施工技術(shù)被應(yīng)用在隧道圍巖支護(hù)中，值得注意的是公路隧道巖石的軟硬問(wèn)題，使用新奧法施工技術(shù)，要區(qū)別硬巖隧道和軟巖隧道。軟巖地層的隧道是接近地表的，很難承受再次荷載，再有就是覆蓋土的重力作用大，很難控制其變形，然而在硬巖隧道中如果使用支護(hù)時(shí)柔性的，風(fēng)險(xiǎn)就是客觀存在的，釋放過(guò)度會(huì)導(dǎo)致坍塌。若圍巖中淺埋隧道式軟弱破碎的，新奧法原理就在這時(shí)起作用了，可以控制圍巖變形，但是不能采用一次性柔性支護(hù)，應(yīng)該加固地層，高強(qiáng)度的預(yù)支護(hù)，達(dá)到好的自承性能效果。

2、應(yīng)用新奧法加強(qiáng)隧道施工監(jiān)測(cè)

作為隧道新奧法施工技術(shù)核心的隧道施工監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)是圍巖穩(wěn)定性的保障，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)的穩(wěn)定，科學(xué)合理的確定襯砌時(shí)間和支護(hù)時(shí)間，做出精細(xì)的施工設(shè)計(jì)。

所以，開(kāi)挖隧道后首先是及時(shí)支付圍巖，保證其穩(wěn)定性，噴射混凝土，加大噴射厚度，添加錨桿和鋼筋網(wǎng)；然后是初期結(jié)束后加設(shè)模板，二次襯砌混凝土。采用新奧法施工技術(shù)施工監(jiān)測(cè)，力學(xué)計(jì)算，融合整個(gè)設(shè)計(jì)、勘察和施工等環(huán)節(jié)，所以初步調(diào)查地質(zhì)后使用數(shù)學(xué)計(jì)算進(jìn)行預(yù)設(shè)計(jì)，確定好支護(hù)參數(shù)，在施工中布置監(jiān)控測(cè)試系統(tǒng)，全面了解支護(hù)過(guò)程和圍巖，通過(guò)信息的反饋，確定科學(xué)的開(kāi)挖方案和支護(hù)參數(shù)。

3、應(yīng)用新奧法進(jìn)行隧道的開(kāi)挖施工

隧道開(kāi)挖的方法很多。如掘進(jìn)機(jī)法、礦山法等這些都離不開(kāi)爆破手段，爆破是利用了巖石抗裂能力低的特點(diǎn)，通過(guò)各種措施來(lái)減少圍巖周邊的損壞，達(dá)到更加好的效果。爆破還能使開(kāi)挖受控制，襯砌混凝土量得以節(jié)省，施工進(jìn)度加快，成本降低。新奧法施工，對(duì)隧道施工來(lái)說(shuō)，不僅要利用爆破避免圍巖擾動(dòng)，還要開(kāi)挖輪廓線，保護(hù)圍巖，增強(qiáng)自承能力。

結(jié)束語(yǔ)：

總之，新奧法支護(hù)施工目前得到了廣泛的應(yīng)用，但實(shí)際應(yīng)用中還有不完善的地方。

造成失敗的原因也很多，除了施工管理、質(zhì)量控制、相關(guān)技術(shù)掌握等方面的因素外，有時(shí)施工技術(shù)人員對(duì)新奧法的實(shí)質(zhì)缺乏正確的理解也是不可忽視的原因，今后應(yīng)不斷總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，以便新奧法能更好地為我國(guó)的隧道工程項(xiàng)目服務(wù)。

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