新奧法即新奧地利隧道施工方法的簡稱

1、新奧法即新奧地利隧道施工方法的簡稱， 原文是New Austrian Tunnelling Method 簡稱 NATM ， 新奧法概念是奧地利學(xué)者拉布西維茲 （L. V. RABCEW ICZ） 教授于 50 年代提出的， 它是以隧道工程經(jīng)驗(yàn)和巖體力學(xué)的理論為基礎(chǔ)， 將錨桿和噴射混凝土組合在一起，作為主要支護(hù)手段的一種施工方法，經(jīng)過一些國家的許多實(shí)踐和理論研究， 于60年代取得專利權(quán)并正式命名。目錄· 1簡介 2發(fā)展歷史 3支護(hù)機(jī)理 4施工原理 5主要原則 6施工特點(diǎn) 7施工要點(diǎn) 8施工順序 9適用范圍 10詳細(xì)解釋 11過程 12基本觀點(diǎn) 13基本要點(diǎn) 14施工量測 15實(shí)際使用

2、 16缺點(diǎn) 17展望未來 1簡介 新奧法【New Austrian Tunnelling Method】 新奧法是在利用圍巖本身所具有的承載效能的前提下，采用毫秒爆破 和光面爆破技術(shù)，進(jìn)行全斷面開挖施工，并以形成復(fù)合式內(nèi)外兩層襯砌來修建隧道的洞身，即以噴混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼支撐等為外層支護(hù)形式，稱為初次柔性支護(hù)，系在洞身開挖之后必須立即進(jìn)行的支護(hù)工作。因?yàn)樘N(yùn)藏在山體中的地應(yīng)力由于開挖成洞而產(chǎn)生再分配，隧道空間靠空洞效應(yīng)而得以保持穩(wěn)定，也就是說，承載地應(yīng)力的主要是圍巖體本身，而采用初次噴錨柔性支護(hù)的作用，是使圍巖體自身的承載能力得到最大限度的發(fā)揮，第二次襯砌主要是起安全儲備和裝飾美化作用。

3、2發(fā)展歷史1934年，新奧法主要?jiǎng)?chuàng)始人 L.V. 拉布采維茨在就試圖將噴漿方法用于地下工程。 他在19421945年建造的洛伊布爾隧道中采用了雙層薄襯砌，即先噴一層混凝土，待變形收斂后再噴一層。 1944年，他發(fā)表了有關(guān)噴混凝土的論文，并指出了圍巖動(dòng)態(tài)隨時(shí)間變化的重要性。 1948年，又指出了量測工作的重要性。又無公害的新噴敷方法 19481953年噴混凝土在奧地利首次用于卡普倫水力發(fā)電站的默爾隧洞。 最早在歐洲推廣使用錨桿的是19511953年建造的伊澤爾-阿爾克電站的有壓輸水隧洞。 19531955年修建普魯茨-伊姆斯特電站的有壓輸水隧洞時(shí)，按照拉布采維茨的建議，充分采用錨桿而獲得成功。

4、19571965年是著手發(fā)展新奧法的時(shí)期。拉布采維茨于1963年將這一方法正式命名為新奧地利隧道施工法。 19641969年又提出了在巖石壓力下隧道穩(wěn)定性的理論分析，強(qiáng)調(diào)采用薄層支護(hù)，并及時(shí)修筑仰拱以閉合襯砌的重要性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，襯砌應(yīng)按剪切破壞進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 奧地利的馬森貝格道路隧道由于地質(zhì)不良，用比國法失敗后，改用新奧法使閉合隧道襯砌環(huán)的經(jīng)驗(yàn)取得成功，并在1971年及1974年分別用于地壓很大的陶恩隧道和阿爾貝格隧道。 3支護(hù)機(jī)理基本觀點(diǎn)是根據(jù)巖體力學(xué)理論，著眼于洞室開挖后形成塑性區(qū)的二次應(yīng)力重分布，而不拘泥于傳統(tǒng)的荷載觀念。所以它主要不是建立在對于坍落拱的“支撐概念”上，而是建立在對圍

5、巖的“加固概念”基礎(chǔ)上。 4施工原理充分利用圍巖的自承能力和開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)對圍巖進(jìn)行加固，約束圍巖的松弛和變形，并通過對圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)控、測量來指導(dǎo)地下工程的設(shè)計(jì)與施工。 5主要原則（1）充分保護(hù)圍巖，減少對圍巖的擾動(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，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工。 可扼要地概括為“少擾動(dòng)、早噴錨、快封閉、勤測量” 6施工特點(diǎn)1.1及時(shí)性 新奧法施工采用噴錨支護(hù)為主要手段，可以最大限度地緊跟開挖作業(yè)面施工，因此可以利用開挖施工面的時(shí)空效應(yīng)，以限制支護(hù)前的變形發(fā)展，阻止圍巖進(jìn)入松動(dòng)的狀態(tài)，

6、在必要的情況下可以進(jìn)行超前支護(hù)，加之噴射混凝土的早強(qiáng)和全面粘結(jié)性因而保證了支護(hù)的及時(shí)性和有效性。 在巷道爆破后立即施工以噴射混凝土支護(hù)能有效地制止巖層變形的發(fā)展，并控制應(yīng)力降低區(qū)的伸展而減輕支護(hù)的承載，增強(qiáng)了巖層的穩(wěn)定性。 1.2封閉性 由于噴錨支護(hù)能及時(shí)施工，而且是全面密粘的支護(hù)，因此能及時(shí)有效地防止因水和風(fēng)化作用造成圍巖的破壞和剝落，制止膨脹巖體的潮解和膨脹，保護(hù)原有巖體強(qiáng)度。 巷道開挖后，圍巖由于爆破作用產(chǎn)生新的裂縫，加上原有地質(zhì)構(gòu)造上的裂縫，隨時(shí)都有可能產(chǎn)生變形或塌落。當(dāng)噴射混凝土支護(hù)以較高的速度射向巖面，很好的充填圍巖的裂隙，節(jié)理和凹穴，大大提高了圍巖的強(qiáng)度。（提高圍巖的粘聚力C和內(nèi)

7、摩擦角）。同時(shí)噴錨支護(hù)起到了封閉圍巖的作用，隔絕了水和空氣同巖層的接觸，使裂隙充填物不致軟化、解體而使裂隙張開，導(dǎo)致圍巖失去穩(wěn)定。 1.3粘結(jié)性 噴錨支護(hù)同圍巖能全面粘結(jié)，這種粘結(jié)作用可以產(chǎn)生三種作用： 聯(lián)鎖作用，即將被裂隙分割的巖塊粘結(jié)在一起若圍巖的某塊危巖活石發(fā)生滑移墜落，則引起臨近巖塊的聯(lián)鎖反應(yīng)，相繼喪失穩(wěn)定，從而造成較大范圍的冒頂或片幫。開巷后如能及時(shí)進(jìn)行噴錨支護(hù)，噴錨支護(hù)的粘結(jié)力和抗剪強(qiáng)度是可以抵抗圍巖的局部破壞，防止個(gè)別威巖活石滑移和墜落，從而保持圍巖的穩(wěn)定性。 復(fù)和作用，即圍巖與支護(hù)構(gòu)成一個(gè)復(fù)合體（受力體系）共同支護(hù)圍巖。噴錨支護(hù)可以提高圍巖的穩(wěn)定性和自身的支撐能力，同時(shí)與圍巖形

8、成了一個(gè)共同工作的力學(xué)系統(tǒng)，具有把巖石荷載轉(zhuǎn)化為巖石承載結(jié)構(gòu)的作用，從根本上改變了支架消極承擔(dān)的弱點(diǎn)。 增加作用。開巷后及時(shí)繼進(jìn)行噴錨支護(hù)，一方面將圍巖表面的凹凸不平處填平，消除因巖面不平引起的應(yīng)力集中現(xiàn)象，避免過大的應(yīng)力集中所造成的圍巖破壞；另一方面，使巷道周邊圍巖由雙方向受力狀態(tài)，提高了圍巖的粘結(jié)力C和內(nèi)摩擦角，也就是提高了圍巖的強(qiáng)度。 1.4柔性 噴錨支護(hù)屬于柔性薄性支護(hù)，能夠和圍巖緊粘在一起共同作用，由于噴錨支護(hù)具有一定柔性，可以和圍巖共同產(chǎn)生變形，在圍巖中形成一定范圍的非彈性變形區(qū)，并能有效控制允許圍巖塑性區(qū)有適度的發(fā)展，使圍巖的自承能力得以充分發(fā)揮。另一方面，噴錨支護(hù)在與圍巖共同變

9、形中受到壓縮，對圍巖產(chǎn)生越來越大的支護(hù)反力，能夠抑制圍巖產(chǎn)生過大變形，防止圍巖發(fā)生松動(dòng)破壞。7施工要點(diǎn)2.1 新奧法與傳統(tǒng)施工方法的區(qū)別：傳統(tǒng)方法認(rèn)為巷道圍巖是一種荷載，應(yīng)用厚壁混凝土加以支護(hù)松動(dòng)圍巖。而新奧法認(rèn)為圍巖是一種承載機(jī)構(gòu)，構(gòu)筑薄壁、柔性、與圍巖緊貼的支護(hù)結(jié)構(gòu)（以噴射混凝土、錨桿為主要手段）并使圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同形成支撐環(huán)，來承受壓力，并最大限度地保持圍巖穩(wěn)定，而不致松動(dòng)破壞。 新奧法將圍巖視為巷道承載構(gòu)件的一部分，因此，施工時(shí)應(yīng)盡可能全斷面掘進(jìn)，以減少巷道周邊圍巖應(yīng)力的擾動(dòng)，并采用光面爆破、微差爆破等措施。減少對圍巖的震動(dòng)，以保全其整體性。同時(shí)注意巷道表面盡可能平滑，避免局部應(yīng)力集

10、中。 新奧法將錨桿、噴射混凝土適當(dāng)進(jìn)行組合，形成比較薄的襯砌層，即用錨桿和噴射混凝土來支護(hù)圍巖，使噴射層與圍巖緊密結(jié)合，形成圍巖-支護(hù)系統(tǒng)，保持兩者的共同變形，故而可以最大限度地利用圍巖本身的承載力。 2.2保護(hù)巷道圍巖自身的承載能力 新奧法施工在巷道開挖后采取了一系列綜合性措施：構(gòu)筑防水層、圍巖巷道排水；選擇合理的斷面形狀尺寸；給支護(hù)留變形余量；開巷后及時(shí)做好支護(hù)、封閉圍巖等，都是為保護(hù)巷道圍巖的自身承載能力，使圍巖的擾動(dòng)影響控制在最小范圍內(nèi)，并加固圍巖，提高圍筵強(qiáng)度。使其與人工支護(hù)結(jié)構(gòu)共同承受巷道壓力。 2.3允許圍巖由一定量的變形，以利于發(fā)揮圍巖的固有強(qiáng)度。同時(shí)巷道的支護(hù)結(jié)構(gòu)，也應(yīng)具有預(yù)

11、定的可縮量，以緩和巷道壓力。 圍巖的變形是控制在一定范圍內(nèi)的，必須避免圍巖變形過大，從而導(dǎo)致圍巖強(qiáng)度的削弱以致引起垮落、失穩(wěn)。支護(hù)結(jié)構(gòu)具有一定的變形量，允許巷道圍巖產(chǎn)生一定的變形，以緩和來自巷道的巨大壓力，更進(jìn)一步減輕支護(hù)荷載。 2.4新奧法施工過程中量測工作的特殊性 由于巖體生成條件與地質(zhì)作用的復(fù)雜性，施工條件的復(fù)雜性，以及對工程設(shè)計(jì)參數(shù)的精確要求，得要通過許多量測手段，在施工過程中對圍巖動(dòng)態(tài)和支護(hù)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)和支護(hù)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。并用監(jiān)測結(jié)果修改初步設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工。 量測的結(jié)果可以作為施工現(xiàn)場分析參數(shù)和修改設(shè)計(jì)的依據(jù)，因而能夠預(yù)見事故和險(xiǎn)情，以便及時(shí)采取措施，防患于未然提到施工的安全

12、程度。 由上所述，新奧法的支護(hù)原則是：圍巖不僅是載物體，而且是承載結(jié)構(gòu)；圍巖承載圈和支護(hù)體組成巷道的統(tǒng)一體，是一個(gè)力學(xué)體系；巷道的開挖和支護(hù)都是為保持改善與提高圍巖的自身支撐能力服務(wù)。8施工順序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)能夠形成柔性薄層，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)承受過大的壓力。 施工順序可以概括為：開挖一次支護(hù)二次支護(hù)。 3.1開挖 開挖作業(yè)的內(nèi)容依次包括：鉆孔、裝藥、爆破、通風(fēng)、出渣等。開挖作業(yè)與一次支護(hù)作業(yè)同時(shí)交叉進(jìn)行，為保護(hù)圍巖的自身支撐能力，第一次支護(hù)工作應(yīng)盡快進(jìn)行。為了沖分利用圍巖的自身支撐能力開

13、挖應(yīng)采用灌面爆破（控制爆破）或機(jī)械開挖，并盡量采用全斷面開挖，地質(zhì)條件較差時(shí)可以采用分塊多次開挖。一次開挖長度應(yīng)根據(jù)巖質(zhì)條件和開挖方式確定。巖質(zhì)條件好時(shí)，長度可大一些，巖質(zhì)條件差時(shí)長度可小一些，在同等巖質(zhì)條件下，分塊多次開挖長度可大一些，全斷面開挖長度就要小一些。一般在中硬巖中長度約為2-2.5米，在膨脹性地層中大約為0.8-1.0米。 3.2第一次支護(hù)作業(yè)包括：一次噴射混凝土、打錨桿、聯(lián)網(wǎng)、立鋼拱架、復(fù)噴混凝土 在巷道開挖后，應(yīng)盡快地噴一層薄層混凝土（3-5mm），為爭取時(shí)間在較松散的圍巖掘進(jìn)中第一次支護(hù)作業(yè)是在開挖的渣堆上進(jìn)行的，待把未被渣堆覆蓋的開挖面的一次噴射混凝土完成后再出渣。 按一

14、定系統(tǒng)布置錨桿，加固深度圍巖，在圍巖內(nèi)形成承載拱，由噴層、錨桿及巖面承載拱構(gòu)成外拱，起臨時(shí)支護(hù)作用，同時(shí)又是永久支護(hù)的一部分。復(fù)噴后應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)厚度（一般為10-15mm），并要求將錨桿、金屬網(wǎng)、鋼拱架等覆裹在噴射混凝土內(nèi)。 完成第一次支護(hù)的時(shí)間非常重要，一般情況應(yīng)在開挖后圍巖自穩(wěn)時(shí)間的二分之一時(shí)間內(nèi)完成。目前的施工經(jīng)驗(yàn)是松散圍巖應(yīng)在爆破后三小時(shí)內(nèi)完成，主要由施工條件決定。 在地質(zhì)條件非常差的破碎帶或膨脹性地層（如風(fēng)華花崗巖）中開挖巷道，為了延長圍巖的自穩(wěn)時(shí)間，為了給一次支護(hù)爭取時(shí)間，安全的作業(yè)，需要在開挖工作面的前方圍巖進(jìn)行超前支護(hù)（預(yù)支護(hù)），然后再開挖。 在安裝錨桿的同時(shí)，在圍巖和支護(hù)中埋設(shè)

15、儀器或測點(diǎn)，進(jìn)行圍巖位移和應(yīng)力的現(xiàn)場測量：依據(jù)測量得到的信息來了解圍巖的動(dòng)態(tài)，以及支護(hù)抗力與圍巖的相適應(yīng)程度。 一次支護(hù)后，在圍巖變形趨于穩(wěn)定時(shí)，進(jìn)行第二次支護(hù)和封底，即永久性的支護(hù)（或是補(bǔ)噴射混凝土，或是澆注混凝土內(nèi)拱），起到提高安全度和整個(gè)支護(hù)承載能力增強(qiáng)的作用，而此支護(hù)時(shí)機(jī)可以由監(jiān)測結(jié)果得到。 對于底板不穩(wěn)，底鼓變形嚴(yán)重，必然牽動(dòng)側(cè)墻及頂部支護(hù)不穩(wěn)，所以應(yīng)盡快封底，形成封閉式的支護(hù)，以謀求圍巖的穩(wěn)定。9適用范圍 具有較長自穩(wěn)時(shí)間的中等巖體； 弱膠結(jié)的砂和石礫以及不穩(wěn)定的礫巖；    強(qiáng)風(fēng)化的巖石； 剛塑性的粘土泥質(zhì)灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r； 堅(jiān)硬粘土，也有帶堅(jiān)硬夾層的粘土； 微

16、裂隙的，但很少粘土的巖體； 在很高的初應(yīng)力場條件下，堅(jiān)硬的和可變堅(jiān)硬的巖石； 在下述條件下應(yīng)用新奧法必須與一些輔助方法相配合 有強(qiáng)烈地壓顯現(xiàn)的巖體；    膨脹性巖體（要與仰拱與底部錨桿相配合）； 在一些松散巖體中，要與鋼背板與之配合；    在蠕動(dòng)性巖體中，要與凍結(jié)法或預(yù)加固法等配合； 在下列場合中應(yīng)用應(yīng)慎重 大量涌水的巖體； 由于涌水會產(chǎn)生流砂現(xiàn)象的圍巖； 極為破碎，錨桿鉆孔、安裝都極為困難的巖體； 開挖面完全不能自穩(wěn)的巖體等。10詳細(xì)解釋稱NATM。應(yīng)用巖體力學(xué)的理論，通過對隧道圍巖變形的量測、監(jiān)控，采用新型的支護(hù)結(jié)構(gòu)，盡量利用圍巖自承能力指導(dǎo)隧道

17、設(shè)計(jì)和施工的方法。其特點(diǎn)是在開挖面附近及時(shí)施作密貼于圍巖的薄層柔性噴射混凝土和錨桿支護(hù)，以便控制圍巖的變形和應(yīng)力釋放，從而在支護(hù)和圍巖的共同變形過程中，調(diào)整圍巖應(yīng)力重分布而達(dá)到新的平衡，以求最大限度地保持圍巖的固有強(qiáng)度和利用其自承能力（見圍巖壓力）。因此，它也是一個(gè)具體應(yīng)用巖體動(dòng)態(tài)性質(zhì)的完整力學(xué)方法，其目的在于促使圍巖能夠形成圓環(huán)狀承載結(jié)構(gòu),故一般應(yīng)及時(shí)修筑仰拱,使斷面閉合成圓環(huán)。它適用于各種不同的地質(zhì)條件，在軟弱圍巖中更為有效。 新奧法的原理雖然可用于各種類型的支護(hù)，但是，最為適用的是噴錨支護(hù)。因此噴混凝土、錨桿、量測被認(rèn)為是新奧法的三大要素。它產(chǎn)生和發(fā)展的歷史與這三者密切相關(guān)，但不能把噴錨

18、支護(hù)誤解為新奧法的同義語。 11過程新奧法主要?jiǎng)?chuàng)始人 L.V. 拉布采維茨在1934年就試圖將噴漿方法用于地下工程。他在19421945年建造的洛伊布爾隧道中采用了雙層薄襯砌，即先噴一層混凝土,待變形收斂后再噴一層。1944年，他發(fā)表了有關(guān)噴混凝土的論文，并指出了圍巖動(dòng)態(tài)隨時(shí)間變化的重要性。1948年，又指出了量測工作的重要性。19481953年噴混凝土在奧地利首次用于卡普倫水力發(fā)電站的默爾隧洞。最早在歐洲推廣使用錨桿的是19511953年建造的伊澤爾-阿爾克電站的有壓輸水隧洞。19531955年修建普魯茨-伊姆斯特電站的有壓輸水隧洞時(shí)，按照拉布采維茨的建議,充分采用錨桿而獲得成功。19571

19、965年是著手發(fā)展新奧法的時(shí)期。拉布采維茨于1963年將這一方法正式命名為新奧地利隧道施工法。19641969年又提出了在巖石壓力下隧道穩(wěn)定性的理論分析，強(qiáng)調(diào)采用薄層支護(hù)，并及時(shí)修筑仰拱以閉合襯砌的重要性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，襯砌應(yīng)按剪切破壞進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。奧地利的馬森貝格道路隧道由于地質(zhì)不良,用比國法失敗后，改用新奧法使閉合隧道襯砌環(huán)的經(jīng)驗(yàn)取得成功，并在1971年及1974年分別用于地壓很大的陶恩隧道和阿爾貝格隧道。 12基本觀點(diǎn)基本觀點(diǎn)是根據(jù)巖體力學(xué)理論，著眼于洞室開挖后形成塑性區(qū)的二次應(yīng)力重分布，而不拘泥于傳統(tǒng)的荷載觀念。所以它主要不是建立在對于坍落拱的“支撐概念”上，而是建立在對圍巖的“加固概

20、念”基礎(chǔ)上。在合理的臨界限度內(nèi)，它所需要的表面支護(hù)抗力Pi是與圍巖塑性區(qū)半徑R、洞室周邊位移ur、以及圍巖的內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角等參數(shù)成反比，而支護(hù)能提供的抗力則與其剛度成正比。 圖中表示了隧道圍巖應(yīng)力再分布和支護(hù)抗力之間的關(guān)系。圍巖特征曲線1表明，若不允許圍巖壁面位移發(fā)展，洞壁徑向壓應(yīng)力非常大；而若允許位移發(fā)展，則徑向壓應(yīng)力減小，當(dāng)位移達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，圍巖徑向壓應(yīng)力，也就是支護(hù)抗力，為最小(Pimin)。如果接近開挖面修筑支護(hù),則位移ur較小。支護(hù)特性曲線2表示隨著ur的增加，Pi也增加，并在與曲線 1的交點(diǎn)處取得應(yīng)力穩(wěn)定，此時(shí)的徑向壓應(yīng)力為Pi。如果修筑剛性更大的支護(hù)如曲線3所示，徑向壓應(yīng)力增

21、大如圖中的P嫇。新奧法就是根據(jù)上述理由，接近開挖面適時(shí)施作密貼圍巖的薄層柔性支護(hù)的。如果施作支護(hù)時(shí)間過遲，則使圍巖位移過大而產(chǎn)生塌落荷載。如圖中斜線陰影部分，也使徑向壓應(yīng)力P拝增大，如曲線4所示。 新奧法 曲線 5表示由于圍巖應(yīng)力重分布和襯砌之間相互作用而存在的四個(gè)顯著的特征階段。第階段是圍巖不受支護(hù)的約束而能夠向洞室內(nèi)自由位移的時(shí)期。第階段是修筑一次支護(hù)時(shí)由于支護(hù)抗力而使變形速度減小，并且這個(gè)抗力還和支護(hù)的剛度有關(guān)。第階段是由于修筑了仰拱，支護(hù)剛度變大而使變形速度越來越小。最后當(dāng)仰拱完全受力，就達(dá)到第階段，變形基本停止。 13基本要點(diǎn)歸納為以下7點(diǎn)： 洞室開挖后，應(yīng)使圍巖自身承擔(dān)主要的支護(hù)作

22、用，而襯砌只是對圍巖進(jìn)行加固，使成為一個(gè)整體而共同發(fā)生作用。因此，須最大限度地保持圍巖的固有強(qiáng)度，以發(fā)揮圍巖的自承能力。如及時(shí)噴混凝土封閉巖壁，就能有效地防止圍巖松弛，而不使其強(qiáng)度大幅度降低，同時(shí)也不存在因頂替支撐而使圍巖變形松弛?？傊畱?yīng)使圍巖經(jīng)常處于三軸應(yīng)力約束狀態(tài)，最為理想。 預(yù)計(jì)圍巖有較大變形和松弛時(shí)，應(yīng)對開挖面施作保護(hù)層，而且應(yīng)在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候敷設(shè)，過早或過遲均不利。其剛度不能太大或太小，又必須是能與圍巖密貼，而要做成薄層柔性，允許有一定變形，以使圍巖釋放應(yīng)力時(shí)起卸載作用，盡量不使其有彎矩破壞的可能。這種支護(hù)和傳統(tǒng)的支護(hù)不同，不是因受彎矩而是受壓剪作用破壞的。由于混凝土的抗壓和抗剪強(qiáng)度比抗

23、拉和抗彎強(qiáng)度大得多，從而具有更高的承載能力。一次支護(hù)的位移收斂后，可在其光滑的表面上敷設(shè)高質(zhì)量的防水層，并修筑為提高安全度的二次支護(hù)。前后兩次支護(hù)與圍巖之間都只有徑向力作用。 襯砌需要加強(qiáng)的區(qū)段,不是增大混凝土的厚度，而是加鋼筋網(wǎng)、鋼支撐和錨桿，使隧道全長范圍采用大致相同的開挖斷面。此外，因?yàn)樾聤W法不在坑道內(nèi)架設(shè)桿件支撐，空間寬敞，從而提高了安全性和作業(yè)效率。 為正確掌握和評價(jià)圍巖與支護(hù)的時(shí)間特性，可在進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)的同時(shí)，在現(xiàn)場進(jìn)行量測。量測內(nèi)容為襯砌內(nèi)的應(yīng)力、圍巖與襯砌間的接觸應(yīng)力以及圍巖的變位，據(jù)以確定圍巖的穩(wěn)定時(shí)間、變形速度和圍巖分類等最重要的參數(shù)，以便適應(yīng)地質(zhì)情況的變化，及時(shí)變更設(shè)計(jì)和

24、施工。量測監(jiān)控是新奧法的基本特征，量測的重點(diǎn)是圍巖和支護(hù)的力學(xué)特征隨時(shí)間的變化動(dòng)態(tài)。襯砌的做法和施作時(shí)間是依據(jù)圍巖變位量測決定的。 隧道支護(hù)在力學(xué)上可看作厚壁圓筒。它是由圍巖支承環(huán)和襯砌環(huán)組成的結(jié)構(gòu)，且兩者存在共同作用。圓筒只有在閉合后才能在力學(xué)上起圓筒作用，所以除在堅(jiān)硬巖層之外，敷設(shè)仰拱使襯砌閉合是特別重要的。 圍巖的動(dòng)態(tài)主要取決于襯砌環(huán)的閉合時(shí)間。當(dāng)上半斷面超前掘進(jìn)過多時(shí),就相應(yīng)地推遲了它的閉合時(shí)間,在隧道縱方向形成懸臂梁的狀態(tài)而產(chǎn)生大彎曲的不良影響。另外，為防止引起圍巖破壞的應(yīng)力集中，斷面應(yīng)做到無角隅，最好采用圓形斷面。 圍巖的時(shí)間因素還受開挖和襯砌等施工方法的影響，它對結(jié)構(gòu)的安全性起著

25、決定的作用?？紤]掘進(jìn)循環(huán)周期、襯砌中仰拱的閉合時(shí)間、拱部導(dǎo)坑的長度以及襯砌強(qiáng)度等變化因素，把圍巖和支護(hù)作為一個(gè)整體來謀求穩(wěn)定。從應(yīng)力重分布角度去考慮，全斷面一次開挖是最有利的；分部開挖會使應(yīng)力反復(fù)分布而造成圍巖受損。 巖層內(nèi)的滲透水壓力，必須采取排水措施來降低。 新奧法的支護(hù)結(jié)構(gòu)至今仍處于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的階段，它的前提是要科學(xué)地進(jìn)行圍巖分類，并根據(jù)已經(jīng)修建的類似工程的經(jīng)驗(yàn)，提出支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)或標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)模式。這種工程類比法目前還只考慮了巖體結(jié)構(gòu)、巖塊單軸抗壓強(qiáng)度、弱面特性等工程地質(zhì)性質(zhì)、坑道的跨度以及圍巖自穩(wěn)時(shí)間等主要因素，需在各種設(shè)計(jì)與施工規(guī)程的實(shí)施過程中，依據(jù)量測數(shù)據(jù)加以修正?，F(xiàn)場監(jiān)控設(shè)計(jì)，一般分成

26、預(yù)先設(shè)計(jì)階段和最后設(shè)計(jì)階段，后者是根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，經(jīng)分析比較或計(jì)算后，最后提出設(shè)計(jì)。理論解析和有限元數(shù)值計(jì)算，至今還不能得出充分可靠和滿意的結(jié)果，必須由上述兩種方法即經(jīng)驗(yàn)和量測加以驗(yàn)證。 14施工量測新奧法的施工作業(yè)必須根據(jù)事前的調(diào)查決定下列 4個(gè)問題：開挖方法；支護(hù)布置及進(jìn)行支護(hù)的最適宜時(shí)機(jī)；是否設(shè)置仰拱及設(shè)置的時(shí)間和方法；是否采用輔助施工方法及其種類等。用新奧法施工的絕大多數(shù)工程均采用各種臺階法進(jìn)行開挖，其次是采用全斷面法。新奧法要求保證光面爆破的質(zhì)量，避免凹凸不平而引起應(yīng)力集中和減少超挖，從而節(jié)約為填平表面所需的大量混凝土。 新奧法的量測十分重要。在制定現(xiàn)場量測計(jì)劃時(shí)，要根據(jù)隧道及

27、地下工程的規(guī)模、地質(zhì)資料、各量測項(xiàng)目的作用，并考慮工點(diǎn)所需解決的問題和量測計(jì)劃的經(jīng)濟(jì)效益，選擇合理的量測項(xiàng)目和方法。同時(shí)還必須考慮采用切實(shí)可靠的手段和儀表，保證量測工作準(zhǔn)確安全，并盡可能不妨礙施工。 在應(yīng)力應(yīng)變、接觸應(yīng)力、位移等三大類量測項(xiàng)目中，新奧法應(yīng)以位移的量測為主。通常是用收斂計(jì)量測收斂變形，用伸長計(jì)量測圍巖在不同半徑處的變形和獲得圍巖動(dòng)態(tài)的范圍，用水平儀量測圍巖表面垂直位移和地面沉陷。此外，還可用量測錨桿測得錨桿的軸向應(yīng)力，用壓力盒測定接觸應(yīng)力，用應(yīng)變計(jì)測定支撐和襯砌應(yīng)力等。 15實(shí)際使用經(jīng)20多年的實(shí)踐和推廣，新奧法已在歐洲一些國家如奧地利、聯(lián)邦德國、瑞典、瑞士、法國等的山嶺隧道中普遍使用(占7080%)，并已用于地下鐵道，且取得