公路隧道工程新奥法施工的实践研究

发表时间:2021/6/17   来源:《基层建设》2021年第5期   作者:吕朋刚
[导读] 摘要:新奥法施工并不仅仅是一种支护方法,其主要是通过全面的提升隧道围岩强度与承载性能来达到施工安全性的要求,需要综合考虑到围岩力学、支护结构体系的原理之后进行全面的工程设计,从而可以随时监控系统的运行情况。
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        摘要:新奥法施工并不仅仅是一种支护方法,其主要是通过全面的提升隧道围岩强度与承载性能来达到施工安全性的要求,需要综合考虑到围岩力学、支护结构体系的原理之后进行全面的工程设计,从而可以随时监控系统的运行情况。根据新奥法的施工基本原则,在施工中需要选择合适的支护措施以有效的抵抗结构的变形,有效的预防岩层出现松动的问题,从而可以大大提升工程的质量,创造更高的经济效益与社会效益。
        关键词:公路隧道工程,新奥法,技术方案
        1新奥法机理
        新奥法是奥地利学者拉布西维兹首先在学术报道中所提出,是一种全新的施工方法,所以被工程界命名为新奥法。该施工方法主要是通过使用喷射混凝土与锚杆的方式来形成支护结构,有效的预防在施工中出现的围岩变形问题,从而可以发挥出其较高的承载性能。它是在锚喷支护技术的基础上总结提出的,与传统钢木支撑方式存在非常明显的区别,不仅施工方式存在差别,施工理念也是不同的,是人类关于隧道施工技术的进一步研发和应用。锚喷技术的全面发展和进步,将隧道与地下洞室的工程理论引入到现代工程领域中,给隧道领域的发展提供了良好的基础条件。
        2新奥法施工特点
        2.1及时性:新奥法主要利用喷锚支护为主要方法,最大限度地开挖需要的工作面,利用锚杆限制支护前围岩的变形发展,阻止围岩松动;如果环境较复杂,可以进行超前支护,更有效地利用喷射混凝土早期的强度和粘聚性,限制岩层的变形,提高了围岩的稳定性。
        2.2封闭性:隧道内喷射混凝土与锚杆是全面粘结的,可以有效地降低风化造成的围岩的碎裂与脱落,缓解膨胀岩体的膨胀效应。隧道开挖后,爆破会对岩层产生新的裂缝,从而随时引起变形与塌落;而新奥法利用喷射混凝土以较高的速度射向岩层,填补了围岩间的裂缝与凹穴。喷锚支护也隔绝了水和空气与围岩的接触,更好地保护岩层不受侵蚀。
        2.3 粘结性:隧道工程施工中,喷锚支护结构能与围岩全面粘结,起到了联锁作用,将被分割的碎石围岩粘结在一起,减小了碎石滑移的危险,同时喷锚结构与围岩间的抗滑移强度与粘聚力可以抵抗围岩的局部破坏,维持隧道内的稳定;在新奥法中,喷射混凝土与锚杆的复合作用将围岩层与支护构成一个整体共同保护岩体不破裂,提高围岩的稳定性和承载能力,改变了传统支护方法单一承担荷载的缺点;在开挖后立即在围岩表面喷射混凝土,防止出现应力集中现象,不会使岩层处于单向受力的状态,从整体上提高了围岩的强度。
        2.4柔性:新奥法中的喷锚支护属于柔性薄性支护种类,正是由于支护结构的柔性,在围岩发生一定形变时,能与支护结构共同形变,削减围岩变形区,防止围岩变形过大导致岩层碎裂引起整个隧道的塌落。
        3如何利用新奥法在公路隧道工程中施工
        3.1隧道监控量测
        监控量测是施工工艺流程中的一个重要工序,应贯穿施工的全过程。监控量测应达到下列目的:掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈,指导施工作业;通过对围岩和支护的变形、应力量测,修改支护系统设计;分析各项量测信息,确认或修正设计参数。监控量测项目分必测项目和选测项目。隧道施工时必须进行必测项目的量测,选测项目应根据设计要求、隧道断面形状、大小和埋深、围岩条件、周边环境条件、支护类型和参数、施工方法等综合选择。量测部位和测点布置,应根据地质条件、量测项目和施工方法等确定。现场量测手段,应根据量测项目及国内外人工量测仪器的现状来选用。一般应尽量选择简单可靠、耐久、成本低、稳定性能好,被测量的物理概念明确,有足够大的量程,便于进行分析和反馈的测试仪具。
        3.2开挖施工作业
        1)明洞与洞口段的土石方施工。

在工程实施的过程中,应用开挖机械来进行土方开挖施工,而石方则主要应用的是非电控制爆破的方式,完成之后应用装载机将石渣运输到施工区域外部,主要是自卸汽车运输的方式。明洞开挖采用的是明挖施工方法,需要应用机械来实施分层开挖与喷锚支护施工。洞口土石方开挖与防护施工时洞口边坡、仰坡的开挖应减少对岩土体的扰动,严禁采用大爆破;对边坡和仰坡以上可能滑塌的表土、灌木及山坡危石等的处理措施,应结合施工和运营阶段的隧道安全和环境保护等因素确定;临时防护应视地质条件、施工季节和施工方法等,及时采取喷锚等措施。
        2)洞口锚喷支护。洞口边仰坡支护是暗洞进洞前的具体操作,在工程实施的过程中,应该采用人工打眼方式架设锚杆,然后应用注浆机进行注浆施工,并且采用人工方式来固定锚杆。此时应该注意的是,钢筋网的加工需要在施工现场内进行,制作结束之后需要立即开始焊接与安装。钢筋网安装完成后可以开始喷射施工,严格按照设计方案的要求来确定喷射厚度。
        3)明洞的施工作业。在开挖深度达到60 m~100 m时,可以开始明洞与暗洞的二次衬砌施工。施工的过程中,要根据先明洞后暗洞的顺序来进行。
        3.3隧道开挖技术
        采用光面爆破技术,组织开展隧道开挖作业。基于岩石抗劈裂能力低的特点,科学缩小周围的眼间距,做好方向的把控,严格控制装药量,按照设计的科学合理起爆顺序,保证爆破的效果。采用光面爆破施工技术,可最大程度上减少超欠挖的发生,减少出渣量,节约施工作业材料的同时,保证隧道施工的效率,控制开挖作业的成本。开展施工作业时,应做好严格的把控,因为如果隧道周围轮廓产生不规则情况,则无法布置格栅拱架以及钢拱架,或者造成拱架和岩面产生空隙,威胁整个支护系统运行的稳固性。
        3.4新奥法常见支护结构概述
        目前,在公路隧道工程施工实践中,基本不允许“毛洞”的存在,必须根据围岩等级及现场施工情况对隧道内壁进行合理的支护,工程上又将隧道支护结构统称为衬砌。隧道衬砌除了应满足隧道内通行净空要求外,还应具备承载性、可靠性及可施工性,以实现围岩与衬砌结构的协同承载。以新奥法为例,新奥法隧道衬砌结构的主要功能是约束围岩变形,控制围岩因应力松弛效应引起的岩体失稳、坍塌、掉落等病害。
        根据隧道围岩等级及设计施工条件,常用的隧道支护结构分为防备支护、构造支护及承载支护三种。防备支护无法抵抗围岩压应力,主要起到封闭“毛洞”、保护岩壁的作用,防备支护可直接向“毛洞”喷射混凝土或单独打锚杆支护,其施工工序简单、难度较低;构造支护适用于围岩处于弹性变形限度内的隧道,隧道围岩可独立形成稳定结构,所需外界支护补强要求较低;为了降低施工难度,衬砌厚度、锚杆直径及长度等参数可根据现场施工构造要求直接决定,构造支护一般可选喷射混凝土、打锚杆、浇筑混凝土等方式进行施工;对于存在塑性形变的隧道围岩必须进行可靠支护,支护结构一般选用复合衬砌结构,其中,“一衬”以喷射混凝土配合锚杆加固,“二衬”则使用现浇混凝土构筑,且衬砌间应增设防渗保护层。
        结束语
        综上所述,新奥法施工技术的应用,在公路隧道工程施工作业中发挥着积极的作用。采用新奥法来进行高速公路隧道项目实施可以满足安全性的要求,所以可以在大范围内推广使用,从而可以促进我国高速公路隧道领域的发展和进步。
        参考文献:
        [1]秦良伟,景兆德.粤赣高速公路浅埋偏压矮寨隧道施工技术研究[J].价值工程,2019(6):111-115.
        [2]朱益华,朱洪波.高速公路超长隧道支护湿喷砼施工技术及质量控制分析[J].中国标准化,2019(4):86-87.
        [3]邓会鹏,徐晖.新奥法施工技术在公路隧道工程中的应用[J].交通世界,2017(28):72-73,75.
 
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