劉卡 王龍

摘要：新奧法已在我國隧道建設(shè)中廣泛使用，成功的工程實例不勝枚舉，隧道和地下工程界積累了豐富的經(jīng)驗，但是，在水工隧洞的修建中，不能直接照搬公路、鐵路及地鐵隧道的經(jīng)驗，應(yīng)對支護時機和支護強度進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

關(guān)鍵詞：新奧法 水工隧洞 支護時機 支護強度

新奧法適用范圍廣泛，在20世紀(jì)60年代新奧法被介紹到我國，20世紀(jì)70年代末到80年代初得到迅速發(fā)展。至今，在地下工程領(lǐng)域，可以說所有重點難點工程都離不開新奧法，用新奧法指導(dǎo)施工的工程實例不勝枚舉。新奧法以其快速、節(jié)省、安全和具有很高的靈活性與優(yōu)越性越來越受到學(xué)者和工程人員的青睞。

1.新奧法的基本原理

（1）充分利用圍巖的自身承載能力，把圍巖當(dāng)作支護結(jié)構(gòu)的基本組成部分；施作的支護將同圍巖共同工作，形成承載環(huán)或承載拱。為此，洞室開挖爆破和施作支護時，均應(yīng)采取措施盡量減少對圍巖的破壞程度，保持圍巖強度。

（2）根據(jù)巖體具有的彈、塑性物理性質(zhì)，研究洞室圍巖的應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài)，并將其變形發(fā)展控制在允許的變形壓力范圍內(nèi)，及時施作支護，以保持圍巖穩(wěn)定。

（3）施作的支護結(jié)構(gòu)應(yīng)與圍巖緊密結(jié)合，既要具有一定的剛度，以限制圍巖變形自由發(fā)展，防止圍巖松散破壞，又要具有一定的柔性，以適應(yīng)圍巖適當(dāng)?shù)淖冃?，使作用在支護結(jié)構(gòu)上的變形壓力不致過大。當(dāng)需要補強支護時，宣采用錨桿、鋼筋網(wǎng)以至鋼拱架等加固，而不宜大幅度加厚噴層。當(dāng)圍巖變形趨于穩(wěn)定之后，必要時施作二次襯砌，以滿足洞室工作要求和增加總的安全度。

（4）設(shè)置固定的觀測系統(tǒng)，監(jiān)測圍巖的位移及其變形速率，并進行必要的反饋分析，正確估計圍巖特性及其隨時間的變化，以確定施作初期支護的有利時機和是否需要補強支護等措施。

2.新奧法在水工隧洞中的應(yīng)用應(yīng)注意的問題

新奧法在公路、鐵路和地鐵的設(shè)計與施工中的應(yīng)用較為廣泛，且積累了豐富的經(jīng)驗，但是能否將這些經(jīng)驗直接搬到水工隧洞的修建中去呢？

水工隧洞在運營過程中要承受其內(nèi)部的水的壓力，持續(xù)時間長，有的水壓甚至?xí)艽?，將會使襯砌承受比較大的拉應(yīng)力，這與公路、鐵路和地鐵隧道在運營過程中所承受的力是完全不同的，并且，水工隧洞對防水的要求也很高，尤其是當(dāng)水工隧洞處于濕陷性黃土等其性質(zhì)對水比較敏感的圍巖中時，鑒于此，我們在對水工隧道進行設(shè)計施工時便不能完全照搬公路、鐵路和地鐵隧道關(guān)于新奧法的經(jīng)驗，須在對此理論的理解上作出一些修正，應(yīng)更重視在隧洞在使用階段對圍巖承載力的利用，當(dāng)然，需從設(shè)計及施工階段做起。

在采用新奧法原理進行水工隧道的設(shè)計與施工時，雖同樣要求用柔性支護，充分利用圍巖的自承能力，但是在支護時機及支護強度的確定上，應(yīng)根據(jù)圍巖情況及隧洞使用后的水壓力等因素，相對于以往修建公路、鐵路或地鐵隧道的經(jīng)驗，適當(dāng)提前支護時機，提高支護強度，使圍巖變形少一些，應(yīng)力釋放得少一點，讓襯砌多分擔(dān)一些荷載，這樣有利于抵消在隧洞在使用過程水壓力而產(chǎn)生的拉應(yīng)力，有利于減少襯砌裂縫，而具體可采取如下方法：

（1）一般情況，即非大變形的情況下，適當(dāng)?shù)靥崆爸ёo時機，并且也應(yīng)減少初支的暴露時間，及時施做襯砌；

（2）應(yīng)適量提高支護強度，如縮短鋼拱架間距，加大鋼拱架型號，采用強度高的噴射混凝度，或增加初支的厚度。

當(dāng)然，這樣做會使初期支護的成本增加，但是由于襯砌分擔(dān)的荷載相對多了，在以后的使用階段其相當(dāng)于給襯砌施加了一定的環(huán)向預(yù)壓力（如圖1所示），可以部分抵消隧洞內(nèi)水壓引起的襯砌的環(huán)向拉應(yīng)力，使襯砌所受的環(huán)向拉應(yīng)力減小，減少襯砌裂縫發(fā)生的概率，并減小裂縫的寬度及長度，對隧洞防漏防滲有顯著作用，并可提高隧洞結(jié)構(gòu)的耐久性，另外，如果設(shè)計得當(dāng)，還有望減少在防止襯砌裂縫方面的投入，降低綜合成本。

（a）未改變支護時機及支護參數(shù)時 （b）改變支護時機及支護參數(shù)時

圖1 兩種情況的對比

但是，由于支護時機的提前及支護強度的增加，圍巖對襯砌壓力也將增大，襯砌所受圍巖壓力的不均勻性所產(chǎn)生的危害將會增強，因此，應(yīng)更加重視對圍巖壓力不均勻性的防治，在開挖時應(yīng)盡量減少對圍巖的擾動，采用光面爆破，減少超欠挖現(xiàn)象，并應(yīng)在進行錨噴支護工作時加強質(zhì)量控制，使初期支護與圍巖之間盡量密實，避免初支后面有空洞存在，尤其是拱頂位置，必要時應(yīng)及時進行注漿作業(yè)。

3.結(jié)語

在使用新奧法修建水工隧洞時應(yīng)適當(dāng)提前支護時機，提高支護強度，以充分利用圍巖荷載來協(xié)助襯砌抵抗隧洞內(nèi)水的壓力，但是，應(yīng)注意到這會引起圍巖荷載的增加，導(dǎo)致圍巖壓力的不均勻性所產(chǎn)生的危害增大，應(yīng)采取適當(dāng)措施減少此危害。

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