浅述新奥法施工

浅述新奥法施工新奥法即新奥地利隧道施工的简称,原文是NewAustrianTunnellingMethod简称NATM,新奥法概念是奥地利学者拉布西维兹(L.V.RABCEWICZ)教授于50年代提出的,它是以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础,将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法,经过一些国家的许多实践和理论,于60年代取得专利权并正式命名。之后这个方法在西欧、北欧、美国和日本等许多地下工程中获得极为迅速发展,已成为隧道工程新技术标志之一。六十年代NATM被介绍到我国,七十年代末八十年代初得到迅速。至今,可以说在所有重点难点的地下工程中都离不开NATM。新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修筑隧道的一种基本方法。下面仅对新奥法施工作一简要叙述。1新奥法施工特点1.1及时性新奥法施工采用喷锚支护为主要手段，可以最大限度地紧跟开挖作业面施工，因此可以利用开挖施工面的时空效应，以限制支护前的变形发展，阻止围岩进入松动的状态，在必要的情况下可以进行超前支护，加之喷射混凝土的早强和全面粘结性因而保证了支护的及时性和有效性。在巷道爆破后立即施工以喷射混凝土支护能有效地制止岩层变形的发展，并控制应力降低区的伸展而减轻支护的承载，增强了岩层的稳定性。1.2封闭性由于喷锚支护能及时施工，而且是全面密粘的支护，因此能及时有效地防止因水和风化作用造成围岩的破坏和剥落，制止膨胀岩体的潮解和膨胀，保护原有岩体强度。巷道开挖后，围岩由于爆破作用产生新的裂缝，加上原有地质构造上的裂缝，随时都有可能产生变形或塌落。当喷射混凝土支护以较高的速度射向岩面，很好的充填围岩的裂隙，节理和凹穴，大大提高了围岩的强度。（提高围岩的粘聚力C和内摩擦角）。同时喷锚支护起到了封闭围岩的作用，隔绝了水和空气同岩层的接触，使裂隙充填物不致软化、解体而使裂隙张开，导致围岩失去稳定。1.3粘结性喷锚支护同围岩能全面粘结，这种粘结作用可以产生三种作用：①联锁作用，即将被裂隙分割的岩块粘结在一起若围岩的某块危岩活石发生滑移坠落，则引起临近岩块的联锁反应，相继丧失稳定，从而造成较大范围的冒顶或片帮。开巷后如能及时进行喷锚支护，喷锚支护的粘结力和抗剪强度是可以抵抗围岩的局部破坏，防止个别威岩活石滑移和坠落，从而保持围岩的稳定性。②复和作用，即围岩与支护构成一个复合体（受力体系）共同支护围岩。喷锚支护可以提高围岩的稳定性和自身的支撑能力，同时与围岩形成了一个共同工作的力学系统，具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用，从根本上改变了支架消极承担的弱点。③增加作用。开巷后及时继进行喷锚支护，一方面将围岩表面的凹凸不平处填平，消除因岩面不平引起的应力集中现象，避免过大的应力集中所造成的围岩破坏；另一方面，使巷道周边围岩由双方向受力状态，提高了围岩的粘结力C和内摩擦角，也就是提高了围岩的强度。1.4柔性喷锚支护属于柔性薄性支护，能够和围岩紧粘在一起共同作用，由于喷锚支护具有一定柔性，可以和围岩共同产生变形，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区，并能有效控制允许围岩塑性区有适度的发展，使围岩的自承能力得以充分发挥。另一方面，喷锚支护在与围岩共同变形中受到压缩，对围岩产生越来越大的支护反力，能够抑制围岩产生过大变形，防止围岩发生松动破坏。2新奥法理论要点及施工要点步2.1馋汇新奥法颠与传统源施工方晌法的区霞别：传托统方法示认为巷杀道围岩岛是一种铅荷载，甩厚壁混测凝土加垮以支护逮松动围哈岩。而亩新奥法梁认为围烫岩是一哗种承载萝机构，蚂构筑薄勿壁、柔疤性、与吗围岩紧味贴的支苹护结构飞（以喷英射混凝象土、锚逆杆为主宅要手段钞）并使乐围岩与订支护结象构共同疯形成支供撑环，轻来承受泼压力，培并最大劳限度地畏保持围巧岩稳定雪，而不吗致松动饲破坏。属新奥法阿将围岩带视为巷浩道承载撒构件的诱一部分听，因此密，施工奇时应尽数可能全妥断面掘骄进，以针减少巷获道周边狗围岩应绞力的扰笔动，并颠采用光水面爆破令、微差偶爆破等谎措施。纤减少对恢围岩的耀震动，子以保全衣其整体三性。同毛时注意拐巷道表依面尽可皮能平滑作，避免天局部应税力集中亦。碧新奥法滔将锚杆失、喷射矿混凝土术适当进逢行组合惧，形成判比较薄赠的衬砌品层，即强用锚杆袭和喷射提混凝土杠来支护惑围岩，桑使喷射抚层与围西岩紧密精结合，铺形成围锣岩杠-遭支护系姜统，保肌持两者兵的共同始变形，甩故而可复以最大动限度地爬利用围刮岩本身也的承载欲力。诉2.功2段保护巷逐道围岩祥自身的占承载能攀力武新奥法滔施工在秃巷道开王挖后采妖取了一泼系列综禁合性措侵施：构兰筑防水纷层、围搁岩巷道旦排水；拜选择合缺理的断犁面形状恒尺寸；含给支护脱留变形催余量；顶开巷后女及时做玻好支护童、封闭池围岩等晶，都是奇为保护抚巷道围当岩的自满身承载阀能力，拢使围岩踏的扰动秩控制在亭最小范搂围内，挡并加固筒围岩，乘提高围挑筵强度睡。使其加与人工衡支护结淋构共同胁承受巷爆道压力肉。脱2.系3卖允许围符岩由一擦定量的辈变形，稻以利于妨发挥围绘岩的固短有强度昆。同时橡巷道的摊支护结些构，也械应具有当预定的婶可缩量午，以缓初和巷道受压力。辩围岩的绣变形是配控制在妹一定范术围内的宪，必须晶避免围惧岩变形德过大，船从而导津致围岩寇强度的罗削弱以谢致引起扫垮落、潜失稳。骗支护结支构具有恋一定的老变形量僚，允许疑巷道围斯岩产生气一定的跌变形，弃以缓和府来自巷详道的巨小大压力羊，更进派一步减太轻支护伪荷载。译2.船4宿新奥法塌施工过续程中量国测工作回的特殊旬性灾由于岩袄体生成闹条件与坝地质作耀用的复佛杂性，亩施工条薪件的复谋杂性，横以及对匆工程设革计参数侍的精确坛要求，塌得要通徐过许多秃量测手均段，在程施工过缸程中对波围岩动贩态和支织护结构抢工作状梁态和支而护结构款工作状幸态进行羊监测。皱并用监遣测结果荷修改初摘步设计丑，指导古施工。拾量测的冬结果可俩以作为桨施工现蕉场参数碎和修改率设计的锋依据，诱因而能栏够预见窝事故和灾险情，妙以便及坝时采取积措施，矛防患于叨未然提尖到施工舰的安全械程度。青由上所沸述，新村奥法的趟支护原炒则是：脊围岩不铃仅是载帅物体，群而且是疾承载结夕构；围划岩承载在圈和支谁护体组赖成巷道敏的统一丙体，是舅一个力堡学体系浊；巷道死的开挖俘和支护氏都是为技保持改嗓善与提僚高围岩咬的自身厚支撑能控力服务蓝。巾3绍新奥法市的主要张支护手悠段与施岸工顺序欺新奥法州是以喷症射混凝磨土、锚豪杆支护养为主要粥支护手携段，因铅锚杆喷醉射混凝链土支护生能够形明成柔性鬼薄层，弃与围岩士紧密粘开结的可盗缩性支家护结构竞，允许纱围岩又迁一定的铺协调变舟形，而郑不使支励护结构优承受过害大的压伤力。尝施工顺牺序可以溜概括为醒：开川挖晨→唯一次支症护棕→弯二次支筛护。即3.蜻1饥开挖避开挖作惊业的依劣次包括供：钻孔狐、装药沉、爆破蓬、通风安、出渣业等。开滤挖作业霸与一次谱支护作贫业同时馋交叉进仇行，为砌保护围鸦岩的自尿身支撑浴能力，档第一次填支护工箱作应尽悼快进行铜。为了翁冲分利稼用围岩商的自身福支撑能苹力开挖绩应采用民灌面爆滤破（控辽制爆破碗）或机碗械开挖黑，并尽突量采用咽全断面翠开挖，忙地质条致件较差杰时可以尽采用分废块多次纹开挖。伟一次开拜挖长度迟应根据茫岩质条模件和开肉挖方式严确定。趋岩质条得件好时棒，长度魂可大一怒些，岩培质条件摸差时长茎度可小贵一些，枯在同等总岩质条角件译下，分纷块多次处开挖长暗度可大亚一些，重全断面彼开挖长倡度就要炼小一些隶。一般妙在中硬浆岩中长筑度约妖为净2-2骂.初5址米，在咏膨胀性蓬地层中瓦大约泡为坛0.8扶-1清.颤米。峡3.极2烤第一次眠支护作逆业包括总：一次统喷射混说凝土、桃打锚杆狗、联网幼、立钢碗拱架、特复喷混聚凝土吼在巷道刻开挖后怜，应尽塘快地喷位一层薄秋层混凝嗓土东（妄3-5逼m融m演），为膨争取时魔间在较捕松散的秀围岩掘起进中第挪一次支父护作业此是在开掉挖的渣坛堆上进滔行的，众待把未哈被渣堆仆覆盖的维开挖面且的一次亡喷射混部凝土完测成后再广出渣。很按一定煤系统布番置锚杆菊，加固阶深度围春岩，在愉围岩内墨形成承皇载拱，谜由喷层途、锚杆葛及岩面妥承载拱如构成外漆拱，起咸临时支淡护作用长，同时祖又是永我久支护烛的一部巨分。复免喷后应踪达到设孕计厚度追（一般拴为蛇10-障15m毅m城）组,嫩并要求辫将锚杆末、金属典网、钢渗拱架等谜覆裹在隔喷射混眼凝土内谣。掏完成第铸一次支自护的时您间非常概重要，建一般情泛况应在川开挖后锅围岩自优稳时间栗的二分哨之一时刮间内完尘成。的漠施工经因验是松翼散围岩奏应在爆制破后三迎小时内街完成，浇主要由胜施工条内件决定勺。忧在地质离条件非趴常差的洽破碎带推或膨胀狐性地层冻（如风听华花岗昌岩）中压开挖巷积道，为脸了延长胳围岩的状自稳时琴间，为起了给一汗次支护管争取时盆间，安牛全的作均业，需疲要在开叛挖工作侄面的前夸方围岩隶进行超阻前支护千（预支输护），撞然后再牵开挖。茎在安装厉锚杆的业同时，派在围岩挺和支护包中埋设缘仪器或立测点，电进行围层岩位移考和应力和的现场僵测量：裙依据测堤量得到绸的信息欲来了解控围岩的姑动态，俩以及支坡护抗力尚与围岩隔的相适常应程度鉴。般一次支板护后，疏在围岩恨变形趋航于稳定终时，进蚊行第二仪次支护竹和封底置，即永饲久性的沈支护（谢或是补僻喷射混塞凝土，唇或是浇板注混凝布土内拱鹊），起捐到提高家安全度林和整个转支护承到载能力签增强的慈作用，晃而此支望护时机摔可以由馅监测结候果得到础。绿对于底散板不稳助，底鼓胜变形严疲重，必逼然牵动夫侧墙及秧顶部支蝶护不稳睛，所以仰应尽快瞧封底，搁形成封梯闭式的跳支护，盗以谋求马围岩的握稳定。芳4召新奥法胳适用范摄围会①灰番具有较换长自稳粒时间的收中等岩父体；老②娃简弱胶结蛇的砂和及石砾以追及不稳态定的砾龟岩；喝③榨堡强风化离的岩石阳；字④丛茶刚塑性物的粘土蒜泥质灰落岩和泥若质灰岩薄；恒⑤嘴祖坚硬粘狠土，也晚有带坚攀硬夹层联的粘土缎；秤⑥鸭瓣微裂隙缘的，但横很少粘吉土的岩夸体；铜⑦冈圾在很高恭的初应寺力场条瞒件下，宿坚硬的帅和可变凡坚硬的司岩石；季在下述麦条件下锯新奥法诚必须与犁一些辅秃助相配纺合阻①胞振有强烈录地压显邀现的岩币体；销②扑碑膨胀性疯岩体（双要与仰桥拱与底莲部锚杆画相配合阵）；岔③世划在一些戚松散岩快体中，疏要与钢谈背板与悠之配合供；荷④摘别在蠕动寺性岩体但中，要怀与冻结妇法或预攀加固法墨等配合消；仍在下列亦场合中女应用应锋慎重凭①怖锣大量涌啦水的岩晕体；稠②剑瓶由于涌合水会产唉生流砂亮现象的洋围岩；榜③肉叠极为破滩碎，锚展杆钻孔榨、安装见都极为梁困难的壤岩体；毯④砌抽开挖面丹完全不躁能自稳纵的岩体既等。通5访硬新奥法何的缺点沙主要有贼：岩①愁庙实施不勾仅要求耳有良好五的施工永组织和谨管理，缠也要求爆技术人坝员和量例测人员伴都十分浅熟练，营没有这斩一点就暂易于发月生错误寇；作业测质量都斑与每一汪个人的沿仔细操毕作有关扔。凭②夹肤开挖暴胖露出的煎地质会理立即改拐变其状萌态，因袋此要求肿施工地锦质人员籍要亲临距现场，厉以便发忆现；顾③们认用能控瓶制的施际工量测箱，往往隐给施工雷带来不育便；航④康塔干喷射阀带来的钞灰尘以坦及由于萍易受化翠学药品犁的损害默必须加箱强防护缝，尤其风是对眼反睛的防要护，湿唱喷虽然蜘可以避差免此缺渠点，但己在同样既条件下会，不如验干喷那旺样有效迫的支护牺岩体。军新奥法精施工是膊从实际炊经验中宰出来的馒，又在蚁不断