新奧法施工的原理和技術要點

1、新奧法施工的原理和技術要點新奧法施工的原理和技術要點2011年09 月22 日新奧法施工的原理和技術要點贛龍項目部摘 要：以隧道新奧法的概念和設計原理為參量，推導出新奧法的施工原理和技術要點；然后根據現場的實際情況以及施工經驗的總結，對新奧法施工中的難點、要點、和易錯的部位予以說明，給出了自己的見解。關鍵詞： 新奧法的概念設計原理技術要點噴射混凝土 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，它的實質是一種現代先進的隧道設計與施工一體化方法）。以往人們都認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)的隧道結構設計方法是將圍巖看成是必然要松弛塌落，而作用于支護結構上的荷載。傳統(tǒng)的隧道施工方法則是將隧道斷面分割成若干個小塊進行開挖，隨開挖隨用剛才或木材支護，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 混凝土的機械和巖體力學方面的發(fā)展，人們對開挖隧道過程中所出現的圍巖變形、松弛、坍塌等現象有了更深入的認識；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：新奧法是應用巖體力學理論，以維護

3、和充分利用圍巖的自身承載力為基點，采用錨桿和噴射混凝土為主要手段， 必要時架設格柵鋼架，及時的進行支護，控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支護體系的組成部分，并通過對圍巖支護的量測、監(jiān)控來指導隧道施工和地下工程設計施工的方法和原則。從新奧法的定義中我們不難看出：圍巖是隧道結構中的主要承載單元，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，支護時間的遲早必然大大的影響圍巖壓力的數值，因此，一般宜盡快的施作初期支護，封閉圍巖。為

4、了改善支護結構的受力性能，在施工中應盡快的使之閉合，而形成封閉的環(huán)形結構；另外，隧道斷面要盡可能的圓順，以避免棱角處的應力集中。在施工的各個階段，應進行現場圍巖量測，提出準確可靠的測量信息，如隧道拱頂的下沉，周邊的收斂等，并且要及時反饋用來指導地下工程的施工。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、早噴錨、勤測量、緊封閉”。二、新奧法要點首先，我們要認識到新奧法不單純是一種施工方法，也不能籠統(tǒng)的認為噴錨支護就是新奧法；這是極其錯誤的概念。新奧法是一種現代先進的隧道設計與施工一體化的方法，只有噴錨結構按照規(guī)定的方法程序進行設計與施工一體化的，我們才能認為符合新奧法。1

5、、施工與設計相結合作為一名合格的地下工程技術人員我們要充分理解并掌握新奧法的設計理念，以及設計者的設計意圖。新奧法的設計應以工程類比法為主，結合擬建或已建工程的圍巖等級與工程結構的尺寸條件，直接確定噴錨參數與施工的方法，必要時可輔以理論計算以及實驗數據確定支護參數，進行地下工程的設計。所以我們把地下工程的設計稱為施工前的預設計階段，在這個階段我們很難詳細的掌握地質資料，故我們只有通過施工中的圍巖量測來調整支護參數，優(yōu)化施工方案。所以在隧道建設中按照設計施工的這種思想是不正確，也是不可?。晃覀円詫嶋H情況為主，根據地質資料和現場圍巖級別，以及以往施工中的經驗總結，做到巖變我變、巖不變我也變，及時

6、調整噴錨支護參數和預留沉降量，使地下工程施工帶有一定的靈活性、科學性、安全性?，F場的施工人員就是要解決施工組織設計和現場的關系，將設計圖紙變成實際的建筑物，而在這個過程中民工對設計的落實起著決定性的作用，這就要求我們工程技術人員怎么能規(guī)范有序、嚴謹、簡單的將設計圖紙上的東西交給我們一線的施工人員，這就要求我們技術人員要更進一步的了解設計意圖。隨著科學技術的不斷發(fā)展，設計制圖已改用電腦 CAD繪圖，這就要求我們工程技術員必須懂得一定的科學技術，同時也使我們的一些工程技術人員懂得了投機取巧、有了麻痹大意的思想，認為設計就具有一定的正確性、合理性；在技術交底時，直接套用設計院的設計圖紙，致使我們的工

7、程屢次出錯，增加施工成本。所以我認為一個合格技術員不僅要熟悉 CAD制圖，更重要的是要明白，二次制圖其實就是更細致的復核圖紙的幾何尺寸以及工程數量，同時也使自己對施工中的細節(jié)、難點、重點有了更深一層次的了解和認識；這樣就等于對我們對隧道做了二次的設計，也才能更好的使設計與施工相結合，也才能更清楚把技術交底下發(fā)給一線的施工人員。2、新奧法中的噴錨支護在新奧法的概念中明確提出了，錨桿和噴射混凝土 為主要的支護手段，必要時架設格柵鋼架；而在我們的實際施工中，由于我們工程技術員施工經驗匱乏，以及對新奧法的認識和理解不夠深刻，在遇到圍巖變化時就盲目的架設格柵鋼架，不注重系統(tǒng)錨桿的質量，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 一般是針對抗壓強度和厚度進行設計；它是利用高壓空氣，將慘有速凝劑的 混凝土混合料通過 混凝土噴射機與高壓水混合，經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、支護及時安全；強度高， 混凝土的壓實效果好；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：鋼架支護背面的空隙； 混凝土表面會產生氣孔；在施工中會產生大量的回彈料

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度，以及在施工中會產生大量的粉塵、混凝土回彈量，增加噴射混凝土的時間、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硬化效果的速凝劑添加混合到新拌 混凝土中而不使管內產生堵管等故障的攪拌機，所以只能采用上述方法。所以在現有的技術條件下，我們要盡可能的優(yōu)化噴射 混凝土的施工方案，我認為在施工中應該著重注意以下幾點要求：噴射

10、混凝土必須在有足夠照明的基礎上進行，保證施工人員的安全性；噴嘴要經常保持與噴射面呈直角狀態(tài)，還要保持適當的噴射距離和噴射壓力；噴射 混凝土要采用“ S”形方式，由下至上反復噴射，直至達到所定的厚度；按照“新奧法”設計原理，噴射 混凝土厚度超過 25 厘米，對于加強支護的作用很??；在有設置鋼架支撐的地方，圍巖與鋼架之間不能產生空隙，而且必須使噴射 混凝土和鋼架成為整體，在超挖部位嚴禁回填片石等雜物，應用噴射混凝土回填，若超挖超過 60 厘米，應當埋設注漿管，以備后續(xù)注漿回填密實；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作為隧道和地下洞室等支護結構使用

11、了，根據錨固方式的不同，錨桿大致可以分為三類：前端錨固方式、全面粘結方式、組合方式。本文只對隧道中常用的全長粘結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，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力和軸力的分解，并且鉆孔時要盡可能選用不能大于錨桿直徑的25 毫米的鉆頭為宜，根據地質條件的不同，鉆頭可以適當的予以調整，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，通過在水里短時間的浸泡之后裝入錨桿孔內，錨固劑轉入量 =成孔的體積錨桿的體積。根據以往的經驗總結，每根錨桿的抗拔力不小于 170KN，則每平方米的初期支護不少于 2 根錨桿，這個隧道一般不會出現大面積的下沉和坍塌，所以在施工中要嚴格控制錨桿的質量，通過拉拔實驗調整錨桿的支護參數，使錨桿能夠有效地組成錨固組合拱。錨桿施工應注意以下幾點：不要在意何種材料，重點是適應圍巖，保證錨固力不小于170KN；錨桿務必以墊板與鋼架焊接連接，且其強度不小于150KN抗拉力（如果以其它方式焊接，但必須保證焊接強度不小于170KN抗拉力）正常情況下確保初期

13、支護不小于170KN/m2的側向力；錨桿作業(yè)前應進行工藝拉拔實驗，以確定錨桿間距、長度、材料等參數，錨桿的抗拔試驗值不低于 126KN；錨固劑首選早強錨固劑，飽滿度不低于設計的 85%；如果相鄰的兩個錨桿錨固質量均未達到要求，則必須補設錨桿；由于開挖斷面底腳處應力集中且圍巖塑性較大，故加強底腳錨固，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整，但是必須保證有效地錨固深度。三、施工中易出錯的地方1、要正確理解新奧法施工原理，不要誤以為噴錨支護就是新奧法施工；2、要認真復核設計圖紙，并且做好各項技術交底，要充分理解設計者的設計意圖和新奧法的設計理念；3、再遇到圍巖變化時不要盲目的架設格柵鋼架，要通過圍巖量測的數據，科學有序調整支護參數；4、噴錨支護具有一定的優(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