杜中梅

（貴州交通建設(shè)集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550001）

0 引言

隧道是高速公路工程中的重要組成部分，在山區(qū)進(jìn)行隧道施工建設(shè)，能夠有效縮短路程，降低施工成本，減少山區(qū)高速公路中的交通安全隱患。使用新奧法進(jìn)行施工，可以保障隧道施工質(zhì)量，滿足隧道施工的實(shí)際需求，提高隧道建設(shè)效率。因此，應(yīng)通過對(duì)新奧法的研究，了解該技術(shù)在應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)，不斷進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，逐步提升該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果。

1 新奧法施工技術(shù)

新奧法施工主要利用巖體力學(xué)原理，基于莫爾學(xué)說，利用控制爆破的技術(shù)手段進(jìn)行隧道挖掘，減少開挖過程中產(chǎn)生的時(shí)空效應(yīng)對(duì)山體圍巖自穩(wěn)能力的影響，利用噴錨技術(shù)以及支護(hù)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)對(duì)圍巖的固定，并提高支護(hù)效果及圍巖承載效果，避免對(duì)山體內(nèi)部隧道產(chǎn)生影響。在新奧法施工過程中，需要對(duì)山體進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果調(diào)整施工方案，從而完善隧道施工。該方法與傳統(tǒng)隧道施工技術(shù)存在不同之處，新奧法是以噴射混凝土、錨桿支護(hù)為主要支護(hù)手段，因錨桿噴射混凝土支護(hù)是一種柔性薄層，形成與圍巖緊密黏結(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)承受過大的壓力，施工過程中應(yīng)將新奧法施工原則作為技術(shù)指導(dǎo)，提高工程施工質(zhì)量。

新奧法施工特點(diǎn)如下：

（1）及時(shí)性。為保障山體圍巖的承載效果，在開挖后需要及時(shí)進(jìn)行噴錨支護(hù)，從而避免圍巖的松動(dòng)，有利于提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和黏結(jié)性。

（2）封閉性。在山體爆破開挖的過程中，爆破后需及時(shí)進(jìn)行噴錨，及時(shí)隔絕水蒸氣和空氣與山體內(nèi)部的接觸，以免山體圍巖長(zhǎng)時(shí)間接觸空氣發(fā)生潮解，避免巖體發(fā)生剝落或塌陷等不良情況[1]。

（3）黏結(jié)性。在開挖過程中使用噴錨技術(shù)，使混凝土與山體圍巖進(jìn)行黏結(jié)，達(dá)到支護(hù)作用。通過黏結(jié)能夠避免上層巖體中出現(xiàn)滑動(dòng)和石塊掉落的情況，保持整體穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)圍巖進(jìn)行適當(dāng)?shù)男迯?fù)，在混凝土的支撐黏結(jié)作用下，形成更加穩(wěn)定的承載圍巖，使隧道強(qiáng)度和安全性得到提升。

（4）柔性。噴錨技術(shù)是一種柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)，在使用過程中與周圍的山體圍巖進(jìn)行黏結(jié)，與山體圍巖進(jìn)行共同變形和支撐，有效避免山體變形產(chǎn)生的松動(dòng)，提高圍巖的整體性。

2 工程概況

以茅蓋山隧道建設(shè)為例進(jìn)行分析，該隧道屬于特長(zhǎng)隧道，起點(diǎn)位于貴州省綏陽(yáng)縣蒲場(chǎng)鎮(zhèn)七九村，進(jìn)口端測(cè)設(shè)線間距約28.44m，終點(diǎn)位于遵義市匯川區(qū)團(tuán)澤鎮(zhèn)，出口端測(cè)設(shè)線間距約31.47m。左幅隧道起訖樁號(hào)為ZK93+812—ZK98+465，長(zhǎng)4 653m，最大埋深約340m。右幅隧道起訖樁號(hào)為YK93+747—YK98+443，長(zhǎng)4 696m，最大埋深約345m。隧道進(jìn)口高程約954.063m，出口高程約983.135m。隧道左右進(jìn)口位于圓曲線上，其直徑為4 000m，出口位于直線上，隧道使用人字坡。

茅蓋山隧道屬于越嶺隧道，施工區(qū)域匯總?cè)芪g山較多，山形較為平緩，施工段附近自然地面高880～1 401m，相對(duì)高差約521m。進(jìn)口處斜坡坡向?yàn)?38°，自然地形坡度為30°，出口處斜坡坡向?yàn)?40°，自然地形坡度為30°。該區(qū)域年均氣溫14.7℃，年均降水1 035.7mm，災(zāi)害性天氣主要有伏旱、冰凍災(zāi)害、洪災(zāi)等。

3 新奧法的應(yīng)用

3.1 施工準(zhǔn)備

為保障山區(qū)高速公路隧道施工過程的安全性，應(yīng)做好施工準(zhǔn)備，對(duì)施工區(qū)域的環(huán)境情況進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，以便形成更加完善的施工方案。對(duì)該區(qū)域的地質(zhì)情況進(jìn)行深度的精密勘測(cè)，使用鉆芯法對(duì)隧道施工區(qū)域的內(nèi)部進(jìn)行重點(diǎn)的質(zhì)量檢查和分析，預(yù)測(cè)施工過程中的穩(wěn)定性，以保障施工安全和隧道建設(shè)的質(zhì)量。在測(cè)量過程中發(fā)現(xiàn)茅蓋山的整體區(qū)域穩(wěn)定性較好，地殼穩(wěn)定，結(jié)合相關(guān)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)本隧道設(shè)計(jì)施工時(shí)，按照Ⅶ度等級(jí)進(jìn)行設(shè)防。

對(duì)進(jìn)出洞口邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行檢查和評(píng)價(jià)，進(jìn)洞口坡體中含有碎石和粉質(zhì)黏土，下部為中風(fēng)化灰?guī)r，施工時(shí)應(yīng)使用掛網(wǎng)噴錨和錨桿支護(hù)結(jié)合的方式進(jìn)行建設(shè)，避免上層碎石掉落，提高穩(wěn)定性；出洞口使用錨桿支護(hù)和噴射混凝土的方式進(jìn)行防護(hù)，提高灰?guī)r的穩(wěn)定效果。

在對(duì)洞身內(nèi)部地質(zhì)情況進(jìn)行勘察的過程中，主要對(duì)內(nèi)部圍巖級(jí)別進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)圍巖的變化情況分成不同圍巖段，根據(jù)各圍巖段的特點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并設(shè)計(jì)施工方案。

應(yīng)注意的是，由于隧道工程距離較長(zhǎng)，在實(shí)際的工程施工過程中，仍需隨著工程推進(jìn)進(jìn)行環(huán)境情況的勘測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)圍巖變化的情況，以便根據(jù)圍巖變化情況對(duì)施工方案進(jìn)行細(xì)化和調(diào)整，從而提高施工質(zhì)量。通過實(shí)時(shí)測(cè)量能夠進(jìn)一步了解圍巖變化情況，分析山體承重變化趨勢(shì)，從而對(duì)塌陷等問題進(jìn)行預(yù)估和預(yù)警，保障隧道施工質(zhì)量。

3.2 確定施工方案

結(jié)合施工前的測(cè)量等準(zhǔn)備工作以及設(shè)計(jì)圖紙等對(duì)施工方案進(jìn)行完善。整體工程使用新奧法技術(shù)進(jìn)行施工，施工過程中，結(jié)合巖石情況進(jìn)行小導(dǎo)管注漿超前支護(hù)，降低開挖對(duì)山體穩(wěn)定性的影響[2]。使用大型設(shè)備進(jìn)行開挖，配合爆破技術(shù)進(jìn)行鑿巖，實(shí)現(xiàn)快速開挖、出渣，在開挖后及時(shí)使用噴錨支護(hù)的方式對(duì)山體圍巖進(jìn)行密封，合理實(shí)施二次襯砌施工，提高隧道的穩(wěn)定性。在開挖時(shí)對(duì)環(huán)境情況及山體圍巖變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，根據(jù)反饋和評(píng)價(jià)對(duì)開挖過程進(jìn)行控制并調(diào)整，提高施工質(zhì)量。

由于洞口處的巖石穩(wěn)定性相對(duì)不足，在實(shí)際的施工過程中，選擇使用超前大管棚的施工方式進(jìn)行預(yù)支護(hù)施工，在支護(hù)結(jié)構(gòu)中加入鋼筋混凝土襯砌，提高支護(hù)強(qiáng)度。施工時(shí)先進(jìn)行仰拱的施工，并完成封閉承載體系的構(gòu)建，以便后續(xù)進(jìn)行內(nèi)部暗洞開挖施工。

由于隧道內(nèi)部的巖石種類存在差異，應(yīng)結(jié)合巖石情況研究施工方案，以保障隧道內(nèi)部的穩(wěn)定性和施工的整體質(zhì)量。常用的施工方法包括：?jiǎn)?、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法以及三臺(tái)階法等，保持與仰拱之間的距離，避免對(duì)上部圍巖產(chǎn)生破壞，影響穩(wěn)定性。在施工過程中主要利用地質(zhì)雷達(dá)和穿孔法等對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行檢查和分析，從而發(fā)現(xiàn)前方地質(zhì)不良趨勢(shì)。

3.3 工程施工

3.3.1 洞口段施工

洞口階段施工主要內(nèi)容為簡(jiǎn)易排水工程設(shè)置和邊坡施工。該工程的主要目的是避免雨水等滲入地下，影響該區(qū)域地質(zhì)情況。通過構(gòu)建相應(yīng)的排水設(shè)施，將雨水導(dǎo)入截水溝，排放到洞口外部的排水系統(tǒng)中，避免水質(zhì)情況影響工程施工效果。

邊坡施工主要對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行加固。先清除邊坡中的軟土、滑塌表層土、灌木、危石，對(duì)邊坡區(qū)域進(jìn)行測(cè)量放線，并進(jìn)行地基開挖，使用控制樁提高穩(wěn)定性。在挖掘到洞口處附近時(shí)，應(yīng)調(diào)整挖掘方式，通過臺(tái)階法進(jìn)行挖掘，并在挖掘的過程中進(jìn)行噴錨，形成支護(hù)結(jié)構(gòu)，確保下層邊坡質(zhì)量符合要求。

3.3.2 支護(hù)施工

支護(hù)工作主要包括初期噴錨支護(hù)以及二級(jí)襯砌支護(hù)。初期噴錨時(shí)，結(jié)合巖石等級(jí)調(diào)整支護(hù)方式，將鋼筋網(wǎng)安裝固定在鋼架上，提高鋼架和錨桿的穩(wěn)定性。使用混凝土噴射設(shè)備進(jìn)行操作。按照相應(yīng)的方法攪拌混凝土，并在其中加入速凝劑，操作設(shè)備按照順序進(jìn)行分段、分層次的噴射工作。噴射混凝土的過程中，應(yīng)先找平，再自下而上進(jìn)行分層噴射，保障整體噴射效果。為提高混凝土黏結(jié)性，在噴射混凝土?xí)r要注意噴嘴處的水壓必須大于工作風(fēng)壓，且噴頭與噴射作業(yè)面的最佳距離為1m，噴射壓力要穩(wěn)定。在進(jìn)行分層噴射的過程中，一般分2 至3 層進(jìn)行分層噴射，采用紅星I 型速凝劑時(shí)，可在5～10min 后進(jìn)行下一次噴射，采用碳酸鈉速凝劑時(shí)，最少在30min 后才能進(jìn)行復(fù)噴。

由于噴射支護(hù)與山體圍巖的黏結(jié)性較強(qiáng)，在山體發(fā)生一定的變形時(shí)，混凝土層一起變形，為保障巖體的完整性，提高混凝土支護(hù)的實(shí)際質(zhì)量，應(yīng)在第一次支護(hù)作業(yè)的過程中確保整體錨桿固定[5]。在第一次支護(hù)施工完畢后，可以進(jìn)行第二次支護(hù)，通過二次襯砌和封底完成對(duì)整體隧道工程的永久性支護(hù)。使用新奧法施工的過程中，應(yīng)在初期支護(hù)工作完成并待支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后進(jìn)行二次襯砌施工。通常時(shí)間在一個(gè)月以內(nèi)，確保圍巖達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的效果。使用相應(yīng)的設(shè)備，按照施工建設(shè)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，確保周圍的圍巖狀態(tài)穩(wěn)定，以保障整體施工質(zhì)量。

3.3.3 隧道施工

新奧法施工技術(shù)重視山體圍巖穩(wěn)定性的保護(hù)，在施工開挖時(shí)應(yīng)注意做好支護(hù)工作。為保障爆破和挖掘過程中的穩(wěn)定性，在洞口邊坡施工后進(jìn)行超前支護(hù)，保障開挖過程的穩(wěn)定性。結(jié)合工程的相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)套拱和管棚，按照相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝，施工中應(yīng)結(jié)合地質(zhì)情況，并考慮沉降問題，保證襯砌施工質(zhì)量。在隧道套拱施工中，使用C25 混凝土為原料對(duì)管棚進(jìn)行固定，設(shè)計(jì)鋼拱架，按照設(shè)計(jì)方案連接相關(guān)的鋼筋與導(dǎo)向管，最后進(jìn)行混凝土澆筑。

使用鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，沿基線鉆進(jìn)的過程中，根據(jù)地質(zhì)情況選擇適合的鉆頭，確保達(dá)到定位點(diǎn)。鉆進(jìn)過程中使用導(dǎo)向管和扶正器進(jìn)行輔助，避免發(fā)生傾斜的情況。鉆孔完畢后清孔，以便進(jìn)行注漿。利用專門設(shè)備進(jìn)行水泥-水玻璃漿液注漿[4]。在超前支護(hù)施工完畢后，按照順序進(jìn)行開挖，并進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)及初期支護(hù)，從而提高隧道的穩(wěn)定性。

使用新奧法進(jìn)行施工的過程中，要注意施工順序和支護(hù)技術(shù)的合理應(yīng)用，通過噴射混凝土等支護(hù)方式，提高與圍巖之間的密實(shí)度，強(qiáng)化整體結(jié)構(gòu)的承壓能力。在開挖時(shí)，主要包括對(duì)隧道洞口的開挖以及洞身的挖掘。在洞口開挖的過程中，需對(duì)山體進(jìn)行爆破，隨后使用開挖設(shè)備及裝載機(jī)等大型設(shè)備對(duì)洞口進(jìn)行挖掘，并將渣土運(yùn)出，保持隧道的整潔，以便進(jìn)行相應(yīng)的噴錨工作[3]。在洞口利用新奧法噴錨支護(hù)技術(shù)進(jìn)行施工，提高洞口的穩(wěn)定性。洞口施工完畢后，應(yīng)對(duì)洞身進(jìn)行超前支護(hù)。在對(duì)洞身進(jìn)行開挖時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)套拱施工方案，通過爆破的方式對(duì)斷面進(jìn)行挖掘。隧道開挖的過程中，根據(jù)不同巖石等級(jí)選擇適當(dāng)?shù)耐诰蚣夹g(shù)，具體見表1。

表1 施工技術(shù)說明

3.3.4 新奧法施工監(jiān)控量測(cè)的運(yùn)用

在制定現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)計(jì)劃時(shí)，要根據(jù)隧道地質(zhì)資料、地下工程的規(guī)模，并考慮工點(diǎn)所需解決的問題和量測(cè)計(jì)劃的經(jīng)濟(jì)效益選擇量測(cè)方法。同時(shí)還必須采用切實(shí)可靠的手段和設(shè)備儀器，保證量測(cè)工作準(zhǔn)確安全，在應(yīng)力應(yīng)變、接觸應(yīng)力、位移等三大類量測(cè)項(xiàng)目中，新奧法應(yīng)以位移的量測(cè)為主。由于茅蓋山特長(zhǎng)隧道線路較長(zhǎng)，所以對(duì)于監(jiān)控量測(cè)的要求較高，在整個(gè)隧道施工中運(yùn)用收斂?jī)x、水平儀及壓力盒等設(shè)備提前預(yù)判前方地質(zhì)圍巖和結(jié)構(gòu)的變形量，從圍巖變形、地面沉降及錨桿的軸向應(yīng)力等方面為現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際施工提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐。

3.4 注意事項(xiàng)

新奧法雖然在國(guó)內(nèi)外推廣使用時(shí)間較長(zhǎng)，但在部分圍巖情況下也需要采取適當(dāng)?shù)妮o助措施才能施工，包括涌水量大的巖層，因涌水產(chǎn)生流沙或造成圍巖破碎，使錨桿鉆孔和插入都極為困難。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行支護(hù)的過程中，應(yīng)盡量避免對(duì)山體圍巖產(chǎn)生不良影響。在部分圍巖強(qiáng)度較弱的區(qū)段中，應(yīng)提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，通過增加鋼筋網(wǎng)或鋼架等作為支撐，再進(jìn)行噴錨支護(hù)，從而達(dá)到提升整體支護(hù)強(qiáng)度的效果，使隧道內(nèi)部的強(qiáng)度和質(zhì)量得到進(jìn)一步提升。在設(shè)計(jì)鋼筋網(wǎng)和鋼筋結(jié)構(gòu)時(shí)，需要對(duì)該處地質(zhì)情況和圍巖等級(jí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)合測(cè)量結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，最后根據(jù)結(jié)果得出鋼筋數(shù)量和間距，按照標(biāo)準(zhǔn)方式進(jìn)行安裝，有效提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合新奧法施工技術(shù)進(jìn)行分析總結(jié)，并對(duì)山體隧道施工過程進(jìn)行闡述與研究，得出相應(yīng)結(jié)論。山體隧道開挖過程中，洞口與洞體中受到山體應(yīng)力不同，需要通過不同的支護(hù)手段完成對(duì)隧道的支撐與保護(hù)，同時(shí)，山體具有良好的自穩(wěn)能力，施工時(shí)，應(yīng)通過噴錨支護(hù)對(duì)圍巖進(jìn)行固定，幫助維護(hù)山體穩(wěn)定性。新奧法的發(fā)展與噴錨支護(hù)、設(shè)備機(jī)具及先進(jìn)的監(jiān)控量測(cè)密切相關(guān)，依然處于發(fā)展時(shí)期，還需依托相關(guān)的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步研究出完善的施工方法，為隧道施工提供更好的技術(shù)支持。