新奧法施工的原理和技術(shù)要點(diǎn)

1、新奧法施工的原理和技術(shù)要點(diǎn)新奧法施工的原理和技術(shù)要點(diǎn)2011年09 月22 日新奧法施工的原理和技術(shù)要點(diǎn)贛龍項(xiàng)目部摘 要：以隧道新奧法的概念和設(shè)計(jì)原理為參量，推導(dǎo)出新奧法的施工原理和技術(shù)要點(diǎn)；然后根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況以及施工經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，對(duì)新奧法施工中的難點(diǎn)、要點(diǎn)、和易錯(cuò)的部位予以說明，給出了自己的見解。關(guān)鍵詞： 新奧法的概念設(shè)計(jì)原理技術(shù)要點(diǎn)噴射混凝土 錨桿一、概述新奧法即新奧地利隧道施工方法的簡稱，原文是 New Austrian Tunnelling Method ，簡寫為 NATM；新奧法概念是奧地利學(xué)者拉布西維茲(L VRabcewicz) 教授于 1963 年提出的一種新型施工“方法”（

2、注：新奧法不單純是一種施工方法，它的實(shí)質(zhì)是一種現(xiàn)代先進(jìn)的隧道設(shè)計(jì)與施工一體化方法）。以往人們都認(rèn)為在地下工程施工中必然要引起圍巖坍塌掉塊，開挖面積越大，坍塌的范圍越大；因此，傳統(tǒng)的隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法是將圍巖看成是必然要松弛塌落，而作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載。傳統(tǒng)的隧道施工方法則是將隧道斷面分割成若干個(gè)小塊進(jìn)行開挖，隨開挖隨用剛才或木材支護(hù)，然后，從上到下，或者從下到上砌筑剛性襯砌；但是隨著巖石錨桿、噴射 混凝土的機(jī)械和巖體力學(xué)方面的發(fā)展，人們對(duì)開挖隧道過程中所出現(xiàn)的圍巖變形、松弛、坍塌等現(xiàn)象有了更深入的認(rèn)識(shí)；因此才有了我們熟知而又常新施工方法“新奧法”。新奧法的定義：新奧法是應(yīng)用巖體力學(xué)理論，以維護(hù)

3、和充分利用圍巖的自身承載力為基點(diǎn)，采用錨桿和噴射混凝土為主要手段， 必要時(shí)架設(shè)格柵鋼架，及時(shí)的進(jìn)行支護(hù)，控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分，并通過對(duì)圍巖支護(hù)的量測、監(jiān)控來指導(dǎo)隧道施工和地下工程設(shè)計(jì)施工的方法和原則。從新奧法的定義中我們不難看出：圍巖是隧道結(jié)構(gòu)中的主要承載單元，所以我們要充分發(fā)揮圍巖的自身承載力，應(yīng)允許并控制巖體的松弛變形；一方面允許形變，是圍巖中能形成自身的承載環(huán)，即就是自然拱的形成；另一方面又必須限制它的形變，是圍巖不致過度松弛而喪失或大大降低自身的承載能力；所以在施工中，支護(hù)時(shí)間的遲早必然大大的影響圍巖壓力的數(shù)值，因此，一般宜盡快的施作初期支護(hù)，封閉圍巖。為

4、了改善支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力性能，在施工中應(yīng)盡快的使之閉合，而形成封閉的環(huán)形結(jié)構(gòu)；另外，隧道斷面要盡可能的圓順，以避免棱角處的應(yīng)力集中。在施工的各個(gè)階段，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場圍巖量測，提出準(zhǔn)確可靠的測量信息，如隧道拱頂?shù)南鲁?，周邊的收斂等，并且要及時(shí)反饋用來指導(dǎo)地下工程的施工。上述新奧法的定義中我們可以把新奧法的基本原則扼要的概括為：“少擾動(dòng)、早噴錨、勤測量、緊封閉”。二、新奧法要點(diǎn)首先，我們要認(rèn)識(shí)到新奧法不單純是一種施工方法，也不能籠統(tǒng)的認(rèn)為噴錨支護(hù)就是新奧法；這是極其錯(cuò)誤的概念。新奧法是一種現(xiàn)代先進(jìn)的隧道設(shè)計(jì)與施工一體化的方法，只有噴錨結(jié)構(gòu)按照規(guī)定的方法程序進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工一體化的，我們才能認(rèn)為符合新奧法。1

5、、施工與設(shè)計(jì)相結(jié)合作為一名合格的地下工程技術(shù)人員我們要充分理解并掌握新奧法的設(shè)計(jì)理念，以及設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖。新奧法的設(shè)計(jì)應(yīng)以工程類比法為主，結(jié)合擬建或已建工程的圍巖等級(jí)與工程結(jié)構(gòu)的尺寸條件，直接確定噴錨參數(shù)與施工的方法，必要時(shí)可輔以理論計(jì)算以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定支護(hù)參數(shù)，進(jìn)行地下工程的設(shè)計(jì)。所以我們把地下工程的設(shè)計(jì)稱為施工前的預(yù)設(shè)計(jì)階段，在這個(gè)階段我們很難詳細(xì)的掌握地質(zhì)資料，故我們只有通過施工中的圍巖量測來調(diào)整支護(hù)參數(shù)，優(yōu)化施工方案。所以在隧道建設(shè)中按照設(shè)計(jì)施工的這種思想是不正確，也是不可?。晃覀円詫?shí)際情況為主，根據(jù)地質(zhì)資料和現(xiàn)場圍巖級(jí)別，以及以往施工中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，做到巖變我變、巖不變我也變，及時(shí)

6、調(diào)整噴錨支護(hù)參數(shù)和預(yù)留沉降量，使地下工程施工帶有一定的靈活性、科學(xué)性、安全性?，F(xiàn)場的施工人員就是要解決施工組織設(shè)計(jì)和現(xiàn)場的關(guān)系，將設(shè)計(jì)圖紙變成實(shí)際的建筑物，而在這個(gè)過程中民工對(duì)設(shè)計(jì)的落實(shí)起著決定性的作用，這就要求我們工程技術(shù)人員怎么能規(guī)范有序、嚴(yán)謹(jǐn)、簡單的將設(shè)計(jì)圖紙上的東西交給我們一線的施工人員，這就要求我們技術(shù)人員要更進(jìn)一步的了解設(shè)計(jì)意圖。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)計(jì)制圖已改用電腦 CAD繪圖，這就要求我們工程技術(shù)員必須懂得一定的科學(xué)技術(shù)，同時(shí)也使我們的一些工程技術(shù)人員懂得了投機(jī)取巧、有了麻痹大意的思想，認(rèn)為設(shè)計(jì)就具有一定的正確性、合理性；在技術(shù)交底時(shí)，直接套用設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)圖紙，致使我們的工

7、程屢次出錯(cuò)，增加施工成本。所以我認(rèn)為一個(gè)合格技術(shù)員不僅要熟悉 CAD制圖，更重要的是要明白，二次制圖其實(shí)就是更細(xì)致的復(fù)核圖紙的幾何尺寸以及工程數(shù)量，同時(shí)也使自己對(duì)施工中的細(xì)節(jié)、難點(diǎn)、重點(diǎn)有了更深一層次的了解和認(rèn)識(shí)；這樣就等于對(duì)我們對(duì)隧道做了二次的設(shè)計(jì)，也才能更好的使設(shè)計(jì)與施工相結(jié)合，也才能更清楚把技術(shù)交底下發(fā)給一線的施工人員。2、新奧法中的噴錨支護(hù)在新奧法的概念中明確提出了，錨桿和噴射混凝土 為主要的支護(hù)手段，必要時(shí)架設(shè)格柵鋼架；而在我們的實(shí)際施工中，由于我們工程技術(shù)員施工經(jīng)驗(yàn)匱乏，以及對(duì)新奧法的認(rèn)識(shí)和理解不夠深刻，在遇到圍巖變化時(shí)就盲目的架設(shè)格柵鋼架，不注重系統(tǒng)錨桿的質(zhì)量，更有甚的事去掉系統(tǒng)

8、錨桿，只施作鎖角錨桿，（注：鎖角錨桿就是系統(tǒng)錨桿，但是不能用鎖角錨桿代替系統(tǒng)錨桿）這就等于扔掉西瓜去搬玉米，從根本上違背了新奧法的施工理念，也只會(huì)給我們的工程增加成本，埋下安全隱患。噴射混凝土噴射混凝土 一般是針對(duì)抗壓強(qiáng)度和厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)；它是利用高壓空氣，將慘有速凝劑的 混凝土混合料通過 混凝土噴射機(jī)與高壓水混合，經(jīng)過噴槍噴嘴射到巖石表面上，使之粘附于巖面的施工方法。采用噴射 混凝土作為隧道襯砌具有一定的優(yōu)越性；施工速度快、支護(hù)及時(shí)安全；強(qiáng)度高， 混凝土的壓實(shí)效果好；施工簡單，可以縮短工期。同樣噴射 混凝土也具有一定的缺點(diǎn)：鋼架支護(hù)背面的空隙； 混凝土表面會(huì)產(chǎn)生氣孔；在施工中會(huì)產(chǎn)生大量的回彈料

9、和粉塵；速凝劑添加量的不均勻；在這要特別說明：現(xiàn)在的隧道施工中，速凝劑均是靠人工用手或者某種容器直接加到噴射機(jī)中，然后通過高壓空氣和混凝土一起噴出，在空氣中分散的混凝土與添加劑混合；這樣做的效果就是速凝劑的添加量不均勻，影響混凝土的抗壓強(qiáng)度，以及在施工中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵、混凝土回彈量，增加噴射混凝土的時(shí)間、成本；但是遺憾的是，在速凝劑的添加、攪拌、混合方面，目前還沒有能夠有效地將具有急速促進(jìn)硬化效果的速凝劑添加混合到新拌 混凝土中而不使管內(nèi)產(chǎn)生堵管等故障的攪拌機(jī)，所以只能采用上述方法。所以在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，我們要盡可能的優(yōu)化噴射 混凝土的施工方案，我認(rèn)為在施工中應(yīng)該著重注意以下幾點(diǎn)要求：噴射

10、混凝土必須在有足夠照明的基礎(chǔ)上進(jìn)行，保證施工人員的安全性；噴嘴要經(jīng)常保持與噴射面呈直角狀態(tài)，還要保持適當(dāng)?shù)膰娚渚嚯x和噴射壓力；噴射 混凝土要采用“ S”形方式，由下至上反復(fù)噴射，直至達(dá)到所定的厚度；按照“新奧法”設(shè)計(jì)原理，噴射 混凝土厚度超過 25 厘米，對(duì)于加強(qiáng)支護(hù)的作用很??；在有設(shè)置鋼架支撐的地方，圍巖與鋼架之間不能產(chǎn)生空隙，而且必須使噴射 混凝土和鋼架成為整體，在超挖部位嚴(yán)禁回填片石等雜物，應(yīng)用噴射混凝土回填，若超挖超過 60 厘米，應(yīng)當(dāng)埋設(shè)注漿管，以備后續(xù)注漿回填密實(shí)；噴射混凝土表面，除特別需要的情況外，只能通過噴射混凝土來完成。錨桿的施作錨桿很早就已經(jīng)作為隧道和地下洞室等支護(hù)結(jié)構(gòu)使用

11、了，根據(jù)錨固方式的不同，錨桿大致可以分為三類：前端錨固方式、全面粘結(jié)方式、組合方式。本文只對(duì)隧道中常用的全長粘結(jié)式的水泥砂漿錨桿予以說明。一般的砂漿錨桿的施工順序：鉆孔及清掃孔；關(guān)注砂漿；打入錨桿；用下支座墊板、螺母固緊錨桿在施工中，為了錨桿能更好的發(fā)揮其作用效果，在錨桿孔鉆孔時(shí)，首先要在鉆孔處畫線定位，使錨桿孔要盡可能的與巖面垂直，這樣便于錨桿尾端剪應(yīng)力和軸力的分解，并且鉆孔時(shí)要盡可能選用不能大于錨桿直徑的25 毫米的鉆頭為宜，根據(jù)地質(zhì)條件的不同，鉆頭可以適當(dāng)?shù)挠枰哉{(diào)整，一般都采用 4245mm的十字形鉆頭和 32H的六角形鉆頭等；成孔以后要排出孔內(nèi)的石屑很重要，其目的為了使接頭部位沒有石屑

12、的堵塞，然后裝入錨固材料，即就是錨固劑，它的主要成分就砂漿，通過在水里短時(shí)間的浸泡之后裝入錨桿孔內(nèi)，錨固劑轉(zhuǎn)入量 =成孔的體積錨桿的體積。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，每根錨桿的抗拔力不小于 170KN，則每平方米的初期支護(hù)不少于 2 根錨桿，這個(gè)隧道一般不會(huì)出現(xiàn)大面積的下沉和坍塌，所以在施工中要嚴(yán)格控制錨桿的質(zhì)量，通過拉拔實(shí)驗(yàn)調(diào)整錨桿的支護(hù)參數(shù)，使錨桿能夠有效地組成錨固組合拱。錨桿施工應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：不要在意何種材料，重點(diǎn)是適應(yīng)圍巖，保證錨固力不小于170KN；錨桿務(wù)必以墊板與鋼架焊接連接，且其強(qiáng)度不小于150KN抗拉力（如果以其它方式焊接，但必須保證焊接強(qiáng)度不小于170KN抗拉力）正常情況下確保初期

13、支護(hù)不小于170KN/m2的側(cè)向力；錨桿作業(yè)前應(yīng)進(jìn)行工藝?yán)螌?shí)驗(yàn)，以確定錨桿間距、長度、材料等參數(shù)，錨桿的抗拔試驗(yàn)值不低于 126KN；錨固劑首選早強(qiáng)錨固劑，飽滿度不低于設(shè)計(jì)的 85%；如果相鄰的兩個(gè)錨桿錨固質(zhì)量均未達(dá)到要求，則必須補(bǔ)設(shè)錨桿；由于開挖斷面底腳處應(yīng)力集中且圍巖塑性較大，故加強(qiáng)底腳錨固，底腳處的系統(tǒng)錨桿 2 根，且錨桿最小間距不能小于 50 厘米；所有錨桿原則上按隧道斷面法線方向布置，如果施工有困難可以調(diào)整，但是必須保證有效地錨固深度。三、施工中易出錯(cuò)的地方1、要正確理解新奧法施工原理，不要誤以為噴錨支護(hù)就是新奧法施工；2、要認(rèn)真復(fù)核設(shè)計(jì)圖紙，并且做好各項(xiàng)技術(shù)交底，要充分理解設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖和新奧法的設(shè)計(jì)理念；3、再遇到圍巖變化時(shí)不要盲目的架設(shè)格柵鋼架，要通過圍巖量測的數(shù)據(jù)，科學(xué)有序調(diào)整支護(hù)參數(shù)；4、噴錨支護(hù)具有一定的優(yōu)越性，在施工一定要注重噴射混凝土和系統(tǒng)錨桿的質(zhì)量，且不可抓住玉米扔掉西瓜；5、不要把隧道的拱頂下沉、開裂、坍塌寄托與仰拱閉合以及二襯的施