喬書(shū)陽(yáng)

(大伙房水庫(kù)輸水工程建設(shè)局，沈陽(yáng)110006)

新奧法支護(hù)施工中的常見(jiàn)支護(hù)形式

喬書(shū)陽(yáng)

(大伙房水庫(kù)輸水工程建設(shè)局，沈陽(yáng)110006)

新奧法產(chǎn)生后，在工程應(yīng)用中不斷發(fā)展，形成了一套完善的原理和施工原則，文章從工程實(shí)際出發(fā)，簡(jiǎn)要的介紹了新奧法隧洞施工中主要的一些支護(hù)方法和預(yù)支護(hù)方法，對(duì)各方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，只要應(yīng)用得當(dāng)，現(xiàn)有的支護(hù)形式能夠基本滿(mǎn)足隧洞施工的需要。

新奧法原理;施工原則;支護(hù)形式

1 新奧法(NATM)的誕生和發(fā)展

新奧法最早應(yīng)用于隧道施工，是由奧地利人拉布采維茨(L.V.Rabcewicz)在1942年開(kāi)工建設(shè)的洛伊布爾隧道中，首次采用了雙層薄襯砌，即先噴一層混凝土，待變形收斂后再?lài)娨粚印?/p>

隨后在許多國(guó)家和工程師的不斷實(shí)踐之后，在1963年，由拉布采維茨本人對(duì)此施工方法正式命名為新奧地利隧道施工法(New Austrian Tunnelling Method)。

新奧法在隨后的工程應(yīng)用中，得到了不斷的拓展和完善，最后形成一套完整的施工理論，包含以光面爆破等能夠最大限度減少周邊圍巖擾動(dòng)的開(kāi)挖方法和配合以噴混凝土，掛鋼筋網(wǎng)，施作錨桿，支立鋼拱架和型鋼支撐等初期支護(hù)形式等施工方法。

2 新奧法基本原理和主要施工原則

新奧法充分利用圍巖的自承能力和開(kāi)挖面的空間約束作用，采用以錨桿和噴射混凝土為主要支護(hù)手段，及時(shí)對(duì)圍巖進(jìn)行加固，約束圍巖的松弛和變形，并通過(guò)對(duì)圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)控、測(cè)量來(lái)指導(dǎo)地下工程的設(shè)計(jì)與施工［1］。

新奧法施工中，主要有以下施工原則:

1)充分保護(hù)圍巖，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。

2)充分發(fā)揮圍巖的自承能力。

3)盡快使支護(hù)結(jié)構(gòu)閉合。

4)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工［2］。

可以簡(jiǎn)要概括為“少擾動(dòng)、早噴錨、快封閉、勤測(cè)量”。

3 新奧法各支護(hù)形式簡(jiǎn)介

主要有5個(gè)方面內(nèi)容:

3.1 噴混凝土(spray concrete)

用壓力噴槍噴涂灌筑細(xì)石混凝土的施工法。目前噴射混凝土有干噴法和濕噴法兩種，干噴法是將水泥、砂、石在干燥狀態(tài)下拌合均勻，用壓縮空氣送至噴嘴并與壓力水混合后進(jìn)行噴灌的方法。此法因噴射速度大，粉塵污染及回彈情況較嚴(yán)重，使用上受一定限制［3］。

濕噴法是將拌好的混凝土通過(guò)壓漿泵送至噴嘴，再用壓縮空氣進(jìn)行噴灌的方法。施工時(shí)宜用隨拌隨噴的辦法，以減少稠度變化。此法的噴射速度較低，由于水灰比增大，混凝土的初期強(qiáng)度亦較低，但回彈情況有所改善，材料配合易于控制，工作效率較干拌法為高。

3.2 錨桿(bolting)

水工隧洞中所用的錨桿，一般是由金屬材質(zhì)的桿頭，桿身，墊板組成，見(jiàn)圖1，在隧洞初期支護(hù)中，起到懸吊，組合梁，組合拱等應(yīng)力作用。錨桿技術(shù)現(xiàn)在發(fā)展很快，產(chǎn)生了許多衍生品種，諸如預(yù)應(yīng)力錨桿，自鉆式錨桿等等。我們工程中常用的錨桿，是砂漿錨桿。在隧洞施工中，不但可以施作徑向錨桿，還可以根據(jù)具體地質(zhì)情況，施作超前錨桿，用于預(yù)加固［4］。

圖1 錨桿構(gòu)成圖

3.3 鋼筋網(wǎng)片

由鋼筋按照一定的間距橫縱焊接而成，用于部分富水段或者節(jié)理裂隙較為發(fā)育的地段，這些地段往往是噴混凝土難以附著或者是需要加強(qiáng)支護(hù)的部位，采用掛網(wǎng)噴混凝土，鋼筋網(wǎng)與錨桿或者拱架相結(jié)合，可以保證噴混凝土的施作和局部支護(hù)的加強(qiáng)［5］。

3.4 格柵拱架

一般是由作為骨架的主桿和作為連接支撐的斜桿構(gòu)成，主桿一般使用Φ14-Φ22螺紋鋼，斜桿一般使用Φ14-Φ20螺紋鋼;格柵拱架相對(duì)于型鋼拱架具有制作簡(jiǎn)單，重量輕便，易于安裝，施工快速，費(fèi)用節(jié)省等優(yōu)點(diǎn)，在隧洞支護(hù)中應(yīng)用較為廣泛。

3.5 型鋼拱架

是由工字鋼分段彎制成符合隧洞斷面形狀的拱架，一般使用116，120等型號(hào)。型鋼拱架相對(duì)于格柵拱架，具有能夠快速發(fā)揮強(qiáng)度作用，便于與其他支護(hù)形式形成整體作用等優(yōu)點(diǎn)，但在工程使用中，也存在著一些制約，比如制作較為復(fù)雜;運(yùn)輸和支立比較依賴(lài)機(jī)械;需要使用各種附件和連接件，施工速度較慢，不適用于一些需要快速封閉成拱的地段;另外型鋼支架雖然強(qiáng)度較格柵拱架略高，但同尺寸每延米造價(jià)卻為格柵拱架的4倍［6］。

4 其他一些預(yù)支護(hù)形式簡(jiǎn)介

新奧法施工原理不斷發(fā)展和完善的過(guò)程中，一些對(duì)于不良地質(zhì)段尤其是拱頂段的預(yù)支護(hù)形式得到了良好的嘗試和應(yīng)用，逐漸的發(fā)展出以下幾種為主的預(yù)支護(hù)形式:

4.1 超前錨桿

前文已經(jīng)提到的超前錨桿，可以按照一定的間距，在符合規(guī)范要求的外插角范圍內(nèi)施作，對(duì)掌子面前方圍巖起到預(yù)加固作用。

4.2 超前小導(dǎo)管

小導(dǎo)管注漿是淺埋暗挖隧道支護(hù)的一種措施，常采用直徑38～50 mm的無(wú)縫鋼管制作，在小導(dǎo)管的前端做成約10 cm長(zhǎng)的圓錐狀，在尾端焊接Φ6～8 mm鋼筋箍。距后端100 cm內(nèi)不開(kāi)孔，剩余部分按20～30 cm梅花形布設(shè)直徑6 mm的溢漿孔。在軟弱、破碎地層中鑿空后極易塌孔，且施作超前錨桿比較困難或者結(jié)構(gòu)斷面較大時(shí)，應(yīng)采取超前小導(dǎo)管支護(hù)。超前小導(dǎo)管支護(hù)必須配合鋼拱架使用。在條件允許時(shí)，也可在地面進(jìn)行超前注漿加固;在有導(dǎo)洞時(shí)，也可在導(dǎo)洞內(nèi)對(duì)隧道周邊進(jìn)行徑向注漿加固［7］。

4.3 超前管棚

超前管棚結(jié)構(gòu)的施作類(lèi)似于超前小導(dǎo)管，區(qū)別在于，超前管棚，使用的鋼管長(zhǎng)度更長(zhǎng)，超前小導(dǎo)管一般≤6 m，而超前管棚多為20～30 m或者更長(zhǎng);鋼管直徑和壁厚更大;小導(dǎo)管直徑在40 mm左右，而管棚直徑多在100 mm左右;小導(dǎo)管的壁厚多為3.5 mm，而管棚的壁厚要在5 mm以上;另外施作機(jī)械也有區(qū)別，管棚的施作需要地質(zhì)鉆機(jī)。

5 總結(jié)

在實(shí)際隧洞施工中，既要充分理解新奧法的原理和辦法，也要根據(jù)具體的地質(zhì)狀況，活學(xué)活用;不僅利用好圍巖的自承能力;也要在地質(zhì)狀況不允許是，對(duì)圍巖進(jìn)行有效的預(yù)支撐，保證施工的安全與進(jìn)度。

［1］朱漢華，孫紅月，楊建輝.隧道新奧法的原理與支護(hù)設(shè)計(jì)［M］.北京:科學(xué)出版社，2007:35-39.

［2］劉勝，馬建勇.新奧法在水布埡放空洞施工中的應(yīng)用［J］.人民長(zhǎng)江，2005，36(05):19-20.

［3］李海燕，李映波.“新奧法”支護(hù)在南山隧洞的應(yīng)用［J］.中國(guó)農(nóng)村水利水電，2008(04):81-82.

［4］周森，連惠萍，連惠瑤.新奧法在西洱河水工隧洞施工中的應(yīng)用［J］.黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，14(03):14-15.

［5］劉旺生.新奧法施工在灣塢供水工程中的應(yīng)用［J］.黑龍江水利科技，2013，41(08):269-272.

［6］謝真.新奧法施工在供水隧洞設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2010(36):168-169.

［7］趙河山.新奧法施工及其適用條件探討［J］.山西水利科技，1997(04):29-32.

TV554

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1007-7596(2014)05-0052-02

2014-02-18

喬書(shū)陽(yáng)(1980-)，男，遼寧莊河人，工程師。