新奧法隧道施工技術(shù)

新奧法隧道施工技術(shù)摘要：隧道修建技術(shù)隨著大規(guī)模的地下工程建的開(kāi)展而得到了不斷提高，在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了新奧法、挪威法、淺埋暗挖法等更有效的施工方法；本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)在隧道施工中應(yīng)用的新奧法施工技術(shù)加以介紹。abstract：thetunnelconstructiontechnologyiscontinuouslyimprovedwiththedevelopmentofamassiveundergroundprojectconstruction，onthisbasis，somemoreeffectiveconstructionmethodsappeared，suchasthenewaustriantunnelingmethod，norwaymethod，shallowtunnelingmethod，andsoon.thispaperintroducedthenewaustriantunnelingmethodintunnelconstructioncombinedengineeringexamples.關(guān)鍵詞：新奧法；隧道；施工技術(shù)keywords：newaustriantunnelingmethod；tunnel；constructiontechnology中圖分類號(hào)：u45文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：1006-4311（2013）05-0108-030引言隧道工程在交通運(yùn)輸中占了舉足輕重的地位。目前我國(guó)隧道施工技術(shù)主要有以下幾種：盾構(gòu)法、礦山法、新奧法。新奧法即新奧地利隧道施工方法的簡(jiǎn)稱，新奧法是以隧道工程經(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(guò)一些國(guó)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。六十年代此法被介紹到我國(guó)，七十年代末八十年代初得到迅速發(fā)展。新奧法幾乎成為在軟弱破碎圍巖地段修筑隧道的一種基本方法。1新奧法技術(shù)的原理圍巖是隧道結(jié)構(gòu)的主要承載部分。②為使圍巖在開(kāi)挖卸載后不失去原有的強(qiáng)度，應(yīng)在開(kāi)挖后對(duì)圍巖進(jìn)行加固。③隧道圍巖支護(hù)過(guò)程中，一方面允許圍巖有一定的位移，從而產(chǎn)生受力區(qū)；另一方面，又必須限制圍巖位移的程度以避免圍巖變形過(guò)大而產(chǎn)生嚴(yán)重松弛卸載。④圍巖自穩(wěn)時(shí)間，一方面依靠對(duì)圍巖地質(zhì)條件的初步調(diào)查，另一方面可通過(guò)在建造過(guò)程中量測(cè)隧道周邊的位移來(lái)評(píng)定。⑤初次支護(hù)的建造應(yīng)是適時(shí)的，使圍巖在開(kāi)挖后延時(shí)一定時(shí)間來(lái)得及變形并形成承力保護(hù)區(qū)，以達(dá)到較好的支撐效果。⑥初次支護(hù)主要作用是保持圍巖的自承狀同，防止嚴(yán)重的松弛和卸載，而不是用來(lái)承擔(dān)隧道圍巖所失去的承載力。⑦由于噴射混泥土本身具有強(qiáng)度高和輕度變形的特點(diǎn)，其整體的結(jié)構(gòu)效應(yīng)通?？梢暈楸ぃ哂锌伤苄院褪湛s的能力。⑧由于噴射混凝土具有可填平洞壁不平整面、與圍巖緊密結(jié)合等特點(diǎn)，使圍巖不發(fā)生嚴(yán)重的應(yīng)力重分布，常被用來(lái)作為初次支護(hù)，必要時(shí)還使用錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼拱架。⑨初次支護(hù)只要沒(méi)有被腐蝕破壞，即可視為整體承重結(jié)構(gòu)的一部分。⑩施工方法決定了孔洞從開(kāi)挖到封閉所需的時(shí)間，圍巖的變化可經(jīng)過(guò)施工前的地質(zhì)調(diào)查資料進(jìn)行估計(jì)，很難定量解釋，施工過(guò)程中通過(guò)測(cè)量來(lái)控制和修改。？幅？輯？^設(shè)計(jì)的隧道橫截面應(yīng)盡可能接近圓形或橢圓形，因?yàn)?，從靜力學(xué)的角度來(lái)看，隧道橫截面為圓形時(shí)受力條件最為有利，嚴(yán)格限制超挖和欠挖，隧道開(kāi)挖后需及時(shí)建造仰拱以形成封閉結(jié)構(gòu)。？幅？暢？^應(yīng)特別注意施工過(guò)程中工程荷載對(duì)隧道受力的影響。應(yīng)盡可能減少開(kāi)挖次數(shù)，或拱部采用一次開(kāi)挖方案，為了盡量限制開(kāi)挖后隧道圍巖二次應(yīng)力重分布程度和松動(dòng)圈的范圍。？幅？帆？^建造薄層內(nèi)襯砌，以提高隧道結(jié)構(gòu)的安全性及達(dá)到密封的效果，使結(jié)構(gòu)內(nèi)不產(chǎn)生過(guò)大的彎曲應(yīng)力，內(nèi)層與外層相互之間只傳遞壓力。？幅？審制？^外源水壓和靜水壓力的控制可通過(guò)在外殼（必要時(shí)也在內(nèi)殼）上設(shè)置軟管及足夠的密封排水裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。？幅？^？^對(duì)整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全度評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)需要加強(qiáng)的必要性以及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)剛度的大小，均根據(jù)建造過(guò)程中的應(yīng)力及變形狀態(tài)的測(cè)量結(jié)構(gòu)來(lái)確定。？申昆？^？^為了提高襯砌的強(qiáng)度，一般不增加其厚度而增加鋼筋含量（即鋼拱）；增大整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度可通過(guò)增加錨桿的根數(shù)或長(zhǎng)度以形成圍巖受力環(huán)區(qū)來(lái)實(shí)現(xiàn)。2新奧法施工技術(shù)2.1雙連拱隧道新奧法施工采用單向掘進(jìn)新奧法施工，由進(jìn)口向出口方向掘進(jìn)。采用明挖法施工明洞段，采用“三導(dǎo)洞”法開(kāi)挖正洞，即先行貫通中導(dǎo)洞，中隔墻先施工完，兩側(cè)導(dǎo)洞再施工，拉開(kāi)左、右導(dǎo)洞達(dá)到一定距離。洞身襯砌采用復(fù)合式襯砌，采用網(wǎng)、錨、噴、工字鋼架、短管棚、格柵鋼架結(jié)合長(zhǎng)、超前錨桿支護(hù)進(jìn)行初期支護(hù)，二次襯砌采用模筑砼，初期支護(hù)和二次襯砌間鋪砌土工布和改性防水板組成的復(fù)合防水層。采用鑿巖機(jī)鉆孔掘進(jìn)，邊墻采用控制爆破，拱部采用光面爆破，非電毫秒雷管起爆，自卸汽車運(yùn)輸，側(cè)卸裝載機(jī)裝渣。采用模板臺(tái)車進(jìn)行二次襯砌，在拌和站集中拌制砼，砼機(jī)械振搗，泵送入模，通風(fēng)采用自然式通風(fēng)。2.2工藝流程和關(guān)鍵技術(shù)新奧法是以錨桿支護(hù)、噴射混凝土為主要支護(hù)手段，柔性薄層由錨桿噴射混凝土支護(hù)形成，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(guò)大的壓力。2.2.1開(kāi)挖隧道開(kāi)挖前，首先就隧道分部開(kāi)挖順序、部位標(biāo)高進(jìn)行科學(xué)地確定，然后合理調(diào)整各部位的鉆眼、裝藥、爆破等細(xì)節(jié)系數(shù)，以達(dá)到輪廓成形圓順，超欠挖最少的效果。開(kāi)挖順序以及部位的選擇（三步開(kāi)挖法）。中導(dǎo)洞及主洞的分部位開(kāi)挖標(biāo)高位置確定，應(yīng)充分考慮到工程量比例的合理安排、初期支護(hù)難度、材料合理應(yīng)用以及機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)空間等需要來(lái)考慮。1）工程量比例適當(dāng)：要求分部位開(kāi)挖法施工每步工程量要適當(dāng)，減少開(kāi)挖和支護(hù)時(shí)間，以便開(kāi)挖施工的三個(gè)部位能形成流水式作業(yè)，充分發(fā)揮機(jī)械的使用功能。2）支護(hù)難度考慮：尤其是拱部開(kāi)挖，斷面空間大小既要考慮到支護(hù)材料的合理下料不致于浪費(fèi)，又要考慮到工人操作的簡(jiǎn)單、快速。如拱部工程量斷面過(guò)大或過(guò)小，給安全施工帶來(lái)極大隱患，勢(shì)必增加出碴、支護(hù)的難度和時(shí)間。3）設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)空間要求：一般情況下，拱部不宜斷面過(guò)大，拱部開(kāi)挖標(biāo)高應(yīng)能滿足裝載機(jī)在期間能運(yùn)行自如。盡量避免初支結(jié)束后支點(diǎn)處于不利的受力支點(diǎn)上，要考慮斷面支護(hù)結(jié)構(gòu)受力要求。鉆眼施工。斷面輪廓成形的圓順以及超欠挖的多少受到隧道鉆眼好壞的嚴(yán)重影響。而鉆眼施工的各工序中，眼數(shù)、布眼角度、眼深、布眼形式等均需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整系數(shù)，才能達(dá)到最理想效果。包括：掏槽眼、輔助眼、周邊眼、底板眼，輔助眼、周邊眼的眼深要保持一致，這樣才有利于爆破后掌子面平齊，便于后續(xù)施工進(jìn)行。裝藥爆破。鉆眼結(jié)束以后，裝藥也甚為重要。爆破輪廓由于裝藥不當(dāng)而導(dǎo)致成形后出現(xiàn)參差不齊的現(xiàn)象，甚至引起較大的局部超欠挖。輔助眼藥量為二分之一到三分之一眼深的藥量，一般情況下（2.5m眼深）掏槽眼裝藥要足但應(yīng)適量，周邊眼視圍巖裂隙情況可少藥甚至不裝藥（即采用隔眼裝藥、預(yù)裂爆破）。應(yīng)安排經(jīng)驗(yàn)豐富的工人進(jìn)行裝藥操作，因?yàn)檠b藥工作是個(gè)既要有理論又要實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的細(xì)活。裝藥連線應(yīng)選擇不同段別的非電毫秒雷管，為達(dá)到預(yù)裂爆破或者光面爆破效果，不同的眼別采用不同的段別雷管，最后統(tǒng)一成束由1?2個(gè)火雷管引爆。2.2.2第一次支護(hù)又稱為初支，作業(yè)包括：初噴封閉、拱架架立、聯(lián)網(wǎng)、錨桿施工、復(fù)噴混凝土、超前支護(hù)。主要工序有初噴封閉一一拱架上立一一錨桿施工一一復(fù)噴結(jié)束。初噴封閉。爆破后出碴、排險(xiǎn)后立即進(jìn)行對(duì)掌子面的裸露巖體進(jìn)行噴射砼封閉覆蓋，防止小塊掉渣傷人，將炸松巖石裂隙封閉。要求初噴表面外觀盡量平順，一般噴射砼厚度為5cm，以便拱架的安裝。拱架架立。掌子面初噴結(jié)束后，立即進(jìn)行鋼架（格柵或型鋼拱架）的架立。架立時(shí)要求垂直度符合要求，位置準(zhǔn)確，縱向連接成完整體，構(gòu)件連接部位牢固，鋼架底支撐塊采用鋼板、方木或者砼塊墊底，拱架架立縱向平順，橫向圓順。錨桿施工。拱架架立完畢，按設(shè)計(jì)間距進(jìn)行錨桿布置。布置時(shí)達(dá)到整體受力效果，盡量與鋼架連成整體，通過(guò)錨桿將圍巖應(yīng)力變化傳遞至鋼架往四周分散。錨桿施工前將錨桿施工機(jī)具（雙液注漿機(jī)、風(fēng)鉆等）、桿體材料（中空注漿錨桿、雙液漿體）備好。錨桿施工順序：定位一一鉆眼一一清孔、檢孔一一桿體頂入一—安裝止?jié){塞、托板——鋼筋網(wǎng)片安裝。網(wǎng)片安裝緊貼初噴基面上。如果清孔不徹底、檢孔不合格應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)孔或復(fù)鉆，直至達(dá)到設(shè)計(jì)深度及其他要求，漿液注漿要保證壓力、效果。復(fù)噴結(jié)束。噴射砼的補(bǔ)噴應(yīng)在錨桿施工結(jié)束后立即進(jìn)行，直至設(shè)計(jì)厚度。噴射前拌和料要摻加鋼纖維攪拌均勻，在合適位置留出厚度檢測(cè)點(diǎn)。噴射時(shí)先從鋼架支撐點(diǎn)開(kāi)始逐步往拱部方向噴射。按照設(shè)計(jì)要求需要或者現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)不良（圍巖極為破碎）時(shí)，進(jìn)入下一循環(huán)的開(kāi)挖施工之前，為保證施工的安全，應(yīng)進(jìn)行超前支護(hù)施工。超前支護(hù)分為三種：砂漿錨桿超前支護(hù)、小導(dǎo)管掌子面超前支護(hù)以及隧道洞口大管棚的超前支護(hù)。2.2.3二次支護(hù)二次支護(hù)又稱二次襯砌。為了確保隧道的安全，保證隧道工程的長(zhǎng)期使用，要對(duì)開(kāi)挖好的隧道進(jìn)行襯砌。復(fù)合式襯砌是初期支護(hù)和二次襯砌組成。初期支護(hù)是幫助圍巖達(dá)到施工期間的初步穩(wěn)定，二次襯砌則是提供安全儲(chǔ)備或承受后期圍巖壓力。必須嚴(yán)格按照新奧法的原則進(jìn)行復(fù)合式襯砌施工，施工和監(jiān)測(cè)應(yīng)遵循技術(shù)規(guī)范的要求和設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定進(jìn)行。初期支護(hù)力不足時(shí)，除應(yīng)及時(shí)加強(qiáng)初期支護(hù)外，也可以加強(qiáng)二次襯砌參數(shù)或提前施作二次襯砌。二次襯砌采用模筑襯砌方法，也就是采用模筑砼作為襯砌材料進(jìn)行內(nèi)層襯砌。模板臺(tái)車的生產(chǎn)能力大，可配合砼輸送泵聯(lián)合作業(yè)。澆注時(shí)采用長(zhǎng)度大于8m的模板臺(tái)車。它是較先進(jìn)的模板設(shè)備，但其尺寸大小比較固定，可調(diào)范圍較小，影響其適應(yīng)性，且一次性設(shè)備投資較大。①施工前準(zhǔn)備。根據(jù)隧道中線和標(biāo)高及斷面尺寸，測(cè)量確定初襯立模位置。隧道襯砌施工時(shí)，其中線、標(biāo)高、斷面尺寸和凈空大小均須符合設(shè)計(jì)要求。軌道鋪設(shè)應(yīng)穩(wěn)固，其位移和沉降量均應(yīng)符合施工誤差要求。采用整體移動(dòng)式模板臺(tái)車時(shí)，實(shí)際是確定軌道的位置。軌道鋪設(shè)和臺(tái)車就位后，都應(yīng)進(jìn)行位置、尺寸檢查。須預(yù)留誤差量和沉落量，以保證襯砌不侵入建筑限界，且要注意曲線加寬。②澆注模筑混凝土。1） 施工順序：仰拱或底板的澆注施工一小邊墻的澆注施工一仰拱充填混凝土一拱圈邊墻澆注施工一混凝土養(yǎng)護(hù)。2） 仰拱或底板的澆注施工。施工之前，要清除積水，雜物和虛渣。超挖部分用同標(biāo)號(hào)混凝土澆注密實(shí)。3） 小邊墻澆注施工。首先要把小邊墻基底的石渣，污物和基坑內(nèi)積水排除干凈，嚴(yán)禁有積水的基坑內(nèi)澆注混凝土。4） 拱圈、墻體澆注施工。通過(guò)模板臺(tái)車預(yù)留孔由下向上依次灌注。同時(shí)兩側(cè)應(yīng)對(duì)稱和分層灌注混凝土，每灌注的高度、次序、方向根據(jù)攪拌能力灌注速度，洞內(nèi)氣溫和振搗等因素確定。5） 混凝土養(yǎng)護(hù)。砼養(yǎng)護(hù)灑水，二襯砼可采用表面噴霧養(yǎng)護(hù)。采用硅酸鹽水泥拌制的混凝土，其養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得小于7d，摻有外加劑或有抗?jié)B要求的混凝土，不得