新奥法施工技术文献综述

随着隧道工程设计理论和施工工艺的不断发展,特别是岩体力学的兴起,在20世纪50年代产生了新奥法,它对隧道设计理论和施工工艺提出了新概念。奥地利学者腊布塞维奇于1934年提出了在隧道中应用喷浆技术,并于1942年~1945年在奥地利的劳普隧道开始使用喷射混凝土技术。二战后,混凝土喷射机及速混凝剂的出现,使喷射混凝土技术有了很大发展,以后又出现了锚杆。腊氏以锚喷支护的实践和岩体力学的理论为基础提出了新奥法,并于1954年~1955年首次应用于奥地利的普鲁茨依姆斯特电站的压力输水隧洞工程中,于60年代取得专利权并正式命名,被介绍到我国,并得到迅速发展。事实证明,在铁路隧道设计施工中采用新奥法,可节省大量木材,改善施工条件,也为大型施工机械化作业提供了条件。新奥法是在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下，采用毫秒爆破和光面爆破技术，进行全断面开挖施工，并以形成复合式内外两层衬砌来修建隧道的洞身，即以喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢支撑等为外层支护形式，称为初次柔性支护，系在洞身开挖之后必须立即进行的支护工作。因为蕴藏在山体中的地应力由于开挖成洞而产生再分配，隧道空间靠空洞效应而得以保持稳定，也就是说，承载地应力的主要是围岩体本身，而采用初次喷锚柔性支护的作用，是使围岩体自身的承载能力得到最大限度的发挥，第二次衬砌主要是起安全储备和和装饰美化作用。1934年，新奥法主要创始人L.V.拉布采维茨在就试图将喷浆方法用于地下工程。他在1942～1945年建造的洛伊布尔隧道中采用了双层薄衬砌，即先喷一层混凝土，待变形收敛后再喷一层。1944年，他发表了有关喷混凝土的论文，并指出了围岩动态随时间变化的重要性。1948年，又指出了量测工作的重要性。又无公害的新喷敷方法新奥法。1948～1953年喷混凝土在奥地利首次用于卡普伦水力发电站的默尔隧洞。最早在欧洲推广使用锚杆的是1951～1953年建造的伊泽尔-阿尔克电站的有压输水隧洞。1953～1955年修建普鲁茨-伊姆斯特电站的有压输水隧洞时，按照拉布采维茨的建议，充分采用锚杆而获得成功。1957～1965年是着手发展新奥法的时期。拉布采维茨于1963年将这一方法正式命名为新奥地利隧道施工法。1964～1969年又提出了在岩石压力下隧道稳定性的理论分析，强调采用薄层支护，并及时修筑仰拱以闭合衬砌的重要性。根据实验证实，衬砌应按剪切破坏进行设计计算。奥地利的马森贝格道路隧道由于地质不良，用比国法失败后，改用新奥法使闭合隧道衬砌环的经验取得成功，并在1971年及1974年分别用于地压很大的陶恩隧道和阿尔贝格隧道。新奥法支护机理其基本观点是根据岩体力学理论，着眼于洞室开挖后形成塑性区的二次应力重分布，而不拘泥于传统的荷载观念。所以它主要不是建立在对于坍落拱的“支撑概念”上，而是建立在对围岩的“加固概念”基础上。在合理的临界限度内，它所需要的表面支护抗力Pi是与围岩塑性区半径R、洞室周边位移ur、以及围岩的内聚力с、内摩擦角φ等参数成反比，而支护能提供的抗力则与其刚度成正比。新奥法的原理新奥法是一个具体应用岩体动态性质的完整的力学概念(或者说是一种隧道工程概念),是按科学制定的并已为实践所证明的原则和思想去修筑隧道。其主要意图是充分调动岩体自身的承载能力,使隧道施工更安全,更经济,科学性过去的隧道修筑方法高,因而不能单纯地将它看成是一种施工方法或支护方法,也不能片面理解,将仅用锚喷支护或运用新奥法部分原理施工隧道,就认为是采用新奥法修建。事实上锚喷支护并不能完全表达新奥法的含义,新奥法的内容及范围是相当广泛、深入的。因此,新奥法应遵循一系列原则。关于新奥法原理,有的列了22条,有的归纳了7条,还有的归纳了5条。但其基本精神1条,运用各种手段(开挖方法、支护、测量及地层预处理等)控制围岩,最大限度地保护和调动围岩的自身能力。为了便于理解,我认为以MULLER所列的22条基本原理为基础进行归纳整理,介绍如下:隧道是衬砌混凝土和围岩的整体化结构物,从根本上讲,起到隧道支护作用的是围岩。(2)开挖作业多采用光面爆破和预裂爆破,并尽量采用大断面或较大的断面开挖,以减少对围岩的扰动,保证围岩起到支护作用,在开挖时必须不破坏围岩的原有强度,极力防止围岩松弛。尽可能避免围岩处于单轴或二轴应力状态。(3)隧道开挖后,尽量利用围岩的自身能力,充分发挥围岩自身的支护作用。采用喷射混凝土及时封闭开挖表面,能有效地防止围岩松动。(4)根据围岩的特征采取不同的支护类型和参数,及时施作密贴于围岩的柔性喷射混凝土和锚杆初期支护,以控制围岩的变形和松驰。防止得越好,安全性和经济性就越高。(5)衬砌要在恰当的时候进行,控制时间,太早或太迟都不行。支护的刚度要适宜,太硬不行,太柔软也不行,同时必须使用能发挥围岩强度的支护形式。(6)在软弱破碎围岩地段,使断面及早闭合,以有效地发挥支护体系的作用,保证隧道的稳定。(7)为了把握衬砌时机,要正确了解围岩的时间因素,在事先进行室内试验的同时,在隧道内进行变位测定,掌握各类围岩的稳定时间和变形速度。因此,进行变位和变形量测是新奥法必不可少的工序。(8)预计围岩有大的变形和松驰情况时,全部开挖表面要做防护,以约束围岩,最合适的办法是喷混凝土。(9)衬砌必须是薄层的,这是为了减少弯矩,使因弯矩产生的破坏减到最小。不仅一次衬砌要薄,二次衬砌同样也要薄,对于衬砌需要加强的地方,不采用加厚衬砌的办法,而是用钢筋网、钢支护或锚杆来加强。(10)隧道是一个厚壁圆筒,即由围岩支承环和支护(衬砌)组成的结构,所以必定是存在围岩和支护的相互作用,也就是说衬砌和围岩是相互支持的结构。(11)圆筒只有在没有封口时能起力学上的“圆筒作用”,所以,衬砌闭合成环是特别重要的,底板自身不能起闭合环作用。因此,除了围岩特别坚硬认为没有必要设闭合环的情况之外,都应该设仰拱。围岩的动态主要取决于衬砌闭合时间,因此,采用台阶开挖时,上下两部开挖距离不宜太大,掘进的速度要相适应。(13)隧道从应力重分布的角度考虑,采用全断面开挖非常有利,若用分布开挖,则会使岩层的应力反复重新分布,围岩因之受到破坏。(14)尽量使隧道断面周边轮廓圆顺,避免棱角突变处应力集中。(15)二次衬砌原则上是在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下修筑的,围岩和支护结构形成一个整体,因而提高了支护体系的安全度,并不增加衬砌厚度。在有涌水时,要考虑整个衬砌的稳定和锚杆防腐问题。(16)通过施工中对围岩和支护的动态观察、量测,合理安排施工程序,进行设计变更及日常的施工管理,测定衬砌的内应力或围岩与衬砌接触部位的应力以及前述的位移、变形,有助于更正确的设计和施工。过去的岩体隧道工程,多以厚壁混凝土衬砌支护围岩,把围岩视为被支承的荷载。即围岩压力根据岩体力学的各种理论如普氏理论等算出,作为荷载加在结构上,然后按一般的力学方法计算内力,其破坏形式一般为弯曲破坏,多采用甲厚壁混凝土或钢筋混凝土衬砌。剪切破坏理论-----LVrabcewicz提出，他认为围岩稳定性的丧失主要发生在洞室主动岩压方向的两侧,并形成一个楔形的剪切滑移面。岩体剪切破坏的过程由于毛洞掘进岩体处于破坏进行状态如图一由于楔形岩块支承力的降低,首先两侧壁的楔形岩块由于剪切破坏而断开，顶板和底板跨度扩大如梁一样的上下盘向毛们弯曲如图，由于这个移动的增加,最后形成在顶板和底板塌落。此种破坏在岩体模型试验中已观察到了。剪切破坏的滑移条件岩体剪切破坏的滑移条件用莫尔圆可以说明。楔形剪切滑移面的参数，按剪切破坏理论,破坏时形成楔形剪切滑移面。假定剪切角为定值,参照下图新奥法施工特点：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。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。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，消除因岩面不评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。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。新奥法理论要点及施工要点：新奥法与传统施工方法的区别：传统方法认为巷道围岩是一种荷载，应用厚壁混凝土加以支护松动围岩。而新奥法认为围岩是一种承载机构，构筑薄壁、柔性、与围岩紧贴的支护结构（以喷射混凝土、锚杆为主要手段）并使围岩与支护结构共同形成支撑环，来承受压力，并最大限度地保持围岩稳定，而不致松动破坏。新奥法将围岩视为巷道承载构件的一部分，因此，施工时应尽可能全断面掘进，以减少巷道周边围岩应力的扰动，并采用光面爆破、微差爆破等措施。减少对围岩的震动，以保全其整体性。同时注意巷道表面尽可能平滑，避免局部应力集中。新奥法将锚杆、喷射混凝土适当进行组合，形成比较薄的衬砌层，即用锚杆和喷射混凝土来支护围岩，使喷射层与围岩紧密结合，形成围岩-支护系统，保持两者的共同变形，故而可以最大限度地利用围岩本身的承载力。新奥法施工在巷道开挖后采取了一系列综合性措施：构筑防水层、围岩巷道排水；选择合理的断面形状尺寸；给支护留变形余量；开巷后及时做好支护、封闭围岩等，都是为保护巷道围岩的自身承载能力，使围岩的扰动影响控制在最小范围内，并加固围岩，提高围筵强度。使其与人工支护结构共同承受巷道压力。3.允许围岩由一定量的变形，以利于发挥围岩的固有强度。同时巷道的支护结构，也应具有预定的可缩量，以缓和巷道压力。围岩的变形是控制在一定范围内的，必须避免围岩变形过大，从而导致围岩强度的削弱以致引起垮落、失稳。支护结构具有一定的变形量，允许巷道围岩产生一定的变形，以缓和来自巷道的巨大压力，更进一步减轻支护荷载。4.新奥法施工过程中量测工作的特殊性由于岩体生成条件与地质作用的复杂性，施工条件的复杂性，以及对工程设计参数的精确要求，得要通过许多量测手段，在施工过程中对围岩动态和支护结构工作状态和支护结构工作状态进行监测。并用监测结果修改初步设计，指导施工。量测的结果可以作为施工现场分析参数和修改设计的依据，因而能够预见事故和险情，以便及时采取措施，防患于未然提到施工的安全程度。由上所述，新奥法的支护原则是：围岩不仅是载物体，而且是承载结构；围岩承载圈和支护体组成巷道的统一体，是一个力学体系；巷道的开挖和支护都是为保持改善与提高围岩的自身支撑能力服务。新奥法的特点是把传统的施工方法所使用的钢、木、支撑和厚的混凝土衬砌等主要支护材料改为以锚杆和喷射混凝土为主要支护材料(一次衬砌),然后根据安全性要求衬砌混凝土(二次衬砌),为了最大限度地利用围岩的自稳能力,衬砌采用薄壁柔性结构。因此,它在以下几个方面优越:施工方面(1)由于是通过量测定期检查围岩的动态,所以可以防止塌落事故的发生。(2)一般掘进可按全断面或台阶法进行,不需要复杂的扩挖,这样,便可使用大型施工机械,同时,由于工作面集中,使得作业相互干扰得以减少。(3)不使用护顶木插板,减少了洞内发生火灾机会,不使用沉重的H型钢支护,也不用花时间去插打护木板。从而减少了作业人员的劳动强度。由于作业单纯,增加了施工机械化的可能性。(4)锚喷支护的效果要比用拱架加背柴的支护效果好,因为后者仅仅是“点”支护,锚喷支护则为“面”支护,故增大了安全度。(5)与盾构法、掘进机法相比,新奥法对地质变化的适应能力要高得多。(6)二次衬砌一般可采用先墙后拱法施工。(7)防水施工比较容易。结构的耐久方面(1)由于衬砌与围岩成为一体,其间没有空隙,故能防止因漏水和冰凌等引起的危害。(2)由于衬砌及时封闭成环,故能防止围岩挤压引起的衬砌和基床变形。经济方面单从造价来看,目前新奥法要比矿山法高,但就新奥法推广以来自己与自己比较,其造价在逐渐下降,这表明,随着技术的熟练和设备改善,新奥法的成本是能够降下来的,必将取得合理的经济效果。如果从结构的耐久性和运营后的维修保养费用来看,特别是以对节省我国紧缺的木材情况来看,采用新奥法确实有利。对于任何一种施工方法都不会也不可能是万能的,新奥法也不例外,它也有一定的适用范围。如前所述,新奥法是通过现场的量测管理,积极有效地利用围岩和自稳能力建造隧道的一种方法,就是说,采用新奥法的先决条件是围岩具有一定的自稳能力。因此,遇到以下情况应用新奥法是有困难的:(1)漏水量大的石灰岩溶地段,粘土层和断层破碎带;(2)喷混凝土无效的含卵石的粘土层;(3)锚杆不能打入的岩层;(4)不能自稳的砂、砂砾层等。这就要求在隧道施工前要进行地质检查,做好应急准备,在施工中要做好地质超前探,根据预测结果及时调整施工方法,必要时采取地层预注浆、管棚超前支护等辅助措施。新奥法的主要支护手段与施工顺序：新奥法是以喷射混凝土、锚杆支护为主要支护手段，因锚杆喷射混凝土支护能够形成柔性薄层，与围岩紧密粘结的可缩性支护结构，允许围岩又一定的协调变形，而不使支护结构承受过大的压力。施工顺序可以概括为：开挖→一次支护→二次支护。1开挖开挖作业的内容依次包括：钻孔、装药、爆破、通风、出渣等。开挖作业与一次支护作业同时交叉进行，为保护围岩的自身支撑能力，第一次支护工作应尽快进行。为了冲分利用围岩的自身支撑能力开挖应采用灌面爆破（控制爆破）或机械开挖，并尽量采用全断面开挖，地质条件较差时可以采用分块多次开挖。一次开挖长度应根据岩质条件和开挖方式确定。岩质条件好时，长度可大一些，岩质条件差时长度可小一些，在同等岩质条件下，分块多次开挖长度可大一些，全断面开挖长度就要小一些。一般在中硬岩中长度约为2-2.5米，在膨胀性地层中大约为0.8-1.0米。2第一次支护作业包括：一次喷射混凝土、打锚杆、联网、立钢拱架、复喷混凝土在巷道开挖后，应尽快地喷一层薄层混凝土（3-5mm），为争取时间在较松散的围岩掘进中第一次支护作业是在开挖的渣堆上进行的，待把未被渣堆覆盖的开挖面的一次喷射混凝土完成后再出渣。按一定系统布置锚杆，加固深度围岩，在围岩内形成承载拱，由喷层、锚杆及岩面承载拱构成外拱，起临时支护作用，同时又是永久支护的一部分。复喷后应达到设计厚度（一般为10-15mm），并要求将锚杆、金属网、钢拱架等覆裹在喷射混凝土内。完成第一次支护的时间非常重要，一般情况应在开挖后围岩自稳时间的二分之一时间内完成。目前的施工经验是松散围岩应在爆破后三小时内完成，主要由施工条件决定。在地质条件非常差的破碎带或膨胀性地层（如风华花岗岩）中开挖巷道，为了延长围岩的自稳时间，为了给一次支护争取时间，安全的作业，需要在开挖工作面的前方围岩进行超前支护（预支护），然后再开挖。在安装锚杆的同时，在围岩和支护中埋设仪器或测点，进行围岩位移和应力的现场测量：依据测量得到的信息来了解围岩的动态，以及支护抗力与围岩的相适应程度。一次支护后，在围岩变形趋于稳定时，进行第二次支护和封底，即永久性的支护（或是补喷射混凝土，或是浇注混凝土内拱），起到提高安全度和整个支护承载能力增强的作用，而此支护时机可以由监测结果得到。对于底板不稳，底鼓变形严重，必然牵动侧墙及顶部支护不稳，所以应尽快封底，形成封闭式的支护，以谋求围岩的稳定。新奥法实施中存在的问题及解决情况开挖减少超挖,保持开挖壁面光滑,对新奥法来说是至关重要的。由于超挖,使钢支撑和围岩之间的空隙加大,用喷混凝土来填补这样的空隙是有困难的,两者不相密贴,钢支撑的支护作用便谈不上了。超挖和壁面不平顺,会导致喷混凝土层厚度不匀,使衬砌环刚柔不均,在刚性大处则会出现应力集中,从力学上看这是不利的。超挖使二次衬砌厚度加大,严重的壁面不平给防水施工带来困难。所以,采用新奥法施工时光面爆破是必不可少的。对此,各施工单位做了不少工作,在提高钻炮孔的准确度,选用合理的爆破参数等方面取得了可喜的成果,但钻孔机械设备上的问题尚待解决。喷射混凝土的粉尘和回弹喷射混凝土的粉尘和回弹问题是两个最突出的问题,洞内施工人员深受其苦,又造成了极大的浪费。要解决的是粉尘和回弹问题,国内外有关部门和工程技术人员做了很大努力,所做的主要工作有:1.改进现行的干喷机具和工艺对干喷机具的改进,主要是解决密封和集尘问题,防止粉尘扩散。如长沙矿山研究院研制的C26型喷混凝土机组,采用气动吸气原理上料和换料,使喷射机在密封环境下工作。2.在集料中掺入化学剂国内被认为有效的化学剂有A210型增粘剂和SIC型混凝土粘稠剂。国外经常使用的是硅粉。3.改干喷为湿喷目前,美国、日本等国家研制出湿喷机,我国自70年代起开始研制湿喷机。湿喷工艺的技术关键是选用合适的速凝剂,原则是既要保证速凝,又不能使后期强度降低。锚杆现在存在的问题是锚杆的质量问题,据统计,在很多情况下锚杆失效都是由质量引起。为此,应做如下改进:(1)改进原有的锚杆品种;(2)研制用于不同岩层,不同条件的新型锚杆;(3)完善检查锚杆安装质量和检验标准。量测新奥法施工量测工作很重要,安全性和经济性是通过把定期量测结果及时反馈到下一阶段的设计和施工中来实现,如何快速、准确地进行现场量测和数据处理,已成为运用新奥法的关键。为了解决这一问题,一些国家进行了研究工作,研究出新奥法数据处理系统,该系统能以人机对话的形式在个人计算机上完成量测,预报和数据处理等一系列工作,便于现场使用。施工机械配套问题一些专家认为,在我国推广新奥法的过程中,施工机械不配套是个大问题。机械跟不上,只有进口大量机械。现在,国家有关部门对隧道机械化仍在继续研究。对以上问题,只要进行认真的调查研究,是可以解决的,不过,其中有些问题并不是新奥法本身造成的。因此,不能对新奥法存在问题产生怀疑,甚至抛弃。如何解决这些问题、推广新奥法施工成为大势所趋。新奥法的缺点主要有：①实施不仅要求有良好的施工组织和管理，也要求技术人员和量测人员都十分熟练，没有这一点就易于发生错误；作业质量都与每一个人的仔细操作有关。②开挖暴露出的地质会立即|考试大|改变其状态，因此要求施工地质人员要亲临现场，以便发现问题；③用能控制的施工量测，往往给施工带来不便；④干喷射带来的灰尘以及由于易|考试大|受化学药品的损害必须加强防护，尤其是对眼睛的防护，湿喷虽然可以避免此缺点，但在同样条件下，不如干喷那样有效的支护岩体。新奥法施工是从实际经验中总结出来的，又在不断实践经验中得以丰富其内容和进一步发展，新澳法施工在我国推广以来，经过几十年的发展，通过科研、设计、施工三结合，在修建下坑、西坪、大瑶山、军都山等铁路隧道以及中梁山、二郎山、西山坪等多座公路隧道中，应用新奥法远离及其相应的技术，取得了较大的成就。不可否认，新奥法也存在不少缺点，不过经过工程技术人员和科技工作者的共同努力一定可以把新奥法不断完善，在我国的现代化建设进程中发挥更加重要的作用。新奥法适用范围：①具有较长自稳时间的中等岩体；②弱胶结的砂和石砾以及不稳定的砾岩；③强风化的岩石；④刚塑性的粘土泥质灰岩和泥质灰岩；⑤坚硬粘土，也有带坚硬夹层的粘土；⑥微裂隙的，但很少粘土的岩体；⑦在很高的初应力场条件下，坚硬的和可变坚硬的岩石；在下述条件下应用新奥法必须与一些辅助方法相配合①有强烈地压显现的岩体；②膨胀性岩体（要与仰拱与底部锚杆相配合）；③在一些松散岩体中，要与钢背板与之配合；④在蠕动性岩体中，要与冻结法或预加固法等配合；在下列场合中应用应慎重①大量涌水的岩体；②由于涌水会产生流砂现象的围岩；③极为破碎，锚杆钻孔、安装都极为困难的岩体；④开挖面完全不能自稳的岩体等。实际使用情况：经20多年的实践和推广，新奥法已在欧洲一些国家如奥地利、联邦德国、瑞典、瑞士、法国等的山岭隧道中普遍使用(占70～80％)，并已用于地下铁道，且取得沉降量特别小的显著成果。日本从1976年以来，已有近100座隧道采用了新奥法。中国从60年代初开始推广喷锚支护新技术，到1981年底，采用喷锚支护的地下工程和井巷的总长度已接近7500公里。近年来，又在普济、下坑、大瑶山等铁路隧道采用新奥法进行施工。新奥法的适用性很广，中国已在亚粘土和黄土隧道施工中取得成功。但在下列情况下，一般都应采取适当的辅助措施才能施工：①涌水量大的地层；②因涌水产生流沙现象的地层；③围岩破碎使锚杆钻孔和插入都极为困难场合；④开挖面不能自稳的围岩。展望与推广：新奥法的发展是和喷锚支护的材料、方法和机具等的发展密切相关的。要进一步研制初期和长期强度都高、回弹少、粉尘低、生产率高的喷射混凝土系统，并和高效能的集尘器、自动喷射装置、周期短的材料供应系统配套。研究能缩短喷敷时间，又无公害的新喷敷方法。研究不需用临时堆放场地、易于运输的喷射材料和新的施工工艺,如钢纤维加强喷射混凝土、SEC喷射混凝土、光面爆破和深孔爆破技术、液压凿岩台车（兼作安装锚杆用）、喷射车组（包括机械手）、各种混凝土喷射机、液体速凝剂、粉尘防止剂、树脂锚杆等。新奥法具有上述优点,对复杂地质适应性强,在欧州一些国家重视并得到推广。其中,英国推广较快,亚洲日本于1977年第一次运用新奥法通过膨胀性围岩地段(上越干线中山隧道)之后广泛重视,陆续制定了新奥法运用指导性文件和相适应的技术术语,设计规范。人们开始认识到,无论从支护理论,施工安全,防水,还是从运营维修方面,都非常有必要推行新奥法。要推广新奥法,第一要理解新奥法,领会其基本精神,掌握其要点,对新奥法的优点和存在问题作客观分析,特别是对存在问题,要看它是怎样产生的,能否解决,怎样解决。从前面所谈情况看,新奥法的优点是肯定的,所存在的问题是因技术不熟练和设备不完善造成的。这些问题都是能够解决的。因此,应该牢固树立推广新奥法的信念。新奥法仍在发展,在发展中不断地得到充实和完善,我们要改变“只要隧道中使用了喷射混凝土就意味着应用了新奥法”的观点,锚喷支护不能理解为“临时”支护。根据新奥法原理,锚喷支护应该理解为初期支护或一次衬砌。施工时注意仰拱紧跟,因为新奥法要求衬砌闭合成环以起到“圆筒作用”,围岩的动态主要取决于衬砌的闭合时间。新奥法施工必须提高施工队伍的素质,对施工队伍进行新奥法的宣传和学习,学习新奥法的原理和施工方法。笔者认为:只有提高管理素质,坚持标准,施工质量安全才能够保证,并且能创造良好的经济效益和社会效益。开发能提供精确数据、可靠而耐用的电子测试仪表一直作为新奥法的最主要的手段,特别是在软弱地层中更是如此。电子“眼”,比如延伸计、测斜仪土压盒和应变仪,可“看见”和观察每分钟的变化和微小的活动量,能更清楚地了解围岩的性态和开挖时的情况。由测试仪表获得的信息对已认定的有关隧道设计的理论形成挑战,使传统规范中用以保持围岩整体性的支护数量和型式以及安全方面都发生了根本性的变化。根据新奥法原理,开挖后应让围岩松弛,使其有时间建立起一种自然的自承稳定性,而不是通过设置强度较大的支护,如钢拱架或现浇钢筋混凝土,来阻止其一切移动。采用了电子量测设备和计算机分析系统,使工程师有信心将这些理论用于实践中&但采用这种设计可能会引起并要求对合同条款和设计者、承包商与业主之间的关系作根本的改变&测试仪表是一个主要环节,因为它提供有关围岩性态的主要特征以使采用最经济、有效的开挖和支护方法而避免失败和浪费。由熟练而有经验的工人用电子测试仪表提供的数据,不仅将给设备制造者以信心,而且还将对如出现故障即将受影响的相邻结构的业主以信心&隧道工人不再为其自身安全担心,可按部就班地上、下班,这样他们可成为熟练工,而且在需要时还可以作一些变更而不会有大的影响&工程师负责制定盘测设备计划,监测数据的收集和读数的时间,调整数据分析和解释说明,并常向一些专家咨询,给予的指令将对开挖速度和工序、支护数量和型式以及为避免可能发生问题需要采取的补救措施产生影响测试仪表地下开挖的专用电子测试仪表分为两大类,一类是量测变形,另一类是量测压力和应力。例如,压力可以是地层及喷混凝土单位面积内产生的荷载,而应力则是喷混凝土内对荷载的反力。测试仪表的范围,从提供固定参考点的简单抄平嵌钉这些点,用经纬仪或钢尺便可测得隧道上方地表或隧道洞口的变形,直到引伸仪、测斜仪、压力盒,滑动测微仪、水平仪、锚固荷载仪和应力计。最近引进的膨胀计,既可以测量变形,也可以测定应力,这种rotabolt型拉伸仪可拉伸到规定的荷载,然后测定其全部工作期间的拉力,使能触及安装锚杆的外部螺帽。量测仪器特别有助于人们了解如塑性岩层的性态及不同岩石种类的隧道形状和为何在软弱地层的情况下封闭初期支护环减少地表沉陷这些问题。新的领域包括核废料地下贮库,在长时期内都将注意由于温度、挤压地层和内衬砌裂缝出现的问题。控制危险的发生现代测试仪表、量测技术和计算机系统对隧道工程的危险控制具有显著影响在引进现场量测和监测技术之前,曾将实验室的试验样品作为确定工程地质参数的主要方法，尽管实验室试验对隧道设计是有价值的,但为防备可能出现的低估情况,不得不规定高的安全系数。在开挖过程中由现场量测提供的有关实际反应,连同新奥法的灵活性,可大大减少过分安全设计的必要。可选择最少的支护和最佳的开挖工序以适应实际的地层条件,而使隧道施工过程适应地层的变化。测试仪表提供了有效的安全保证,只要估计充分,可提前对有可能出现的问题提出警告,而及时采取补救措施,避免浪费和风险,故是最经济有效的。新奥法施工的工程中,用测试仪表校正初始设计值使其符合实际开挖条件。对高灵敏度的工程,例如位于市区、有相邻结构物的业主为第三方的工程,通过现场测试仪表提前给予警告是很重要的。一次现场量测,其费用约占全部施工费的3%--5%,如果出现由于支护不足或开挖工序中的失误引起的坍塌或明显的地表沉陷情况,其费用将是量测和监测所花费用的许多倍。浅谈新奥法在水电隧洞工程施工中的应用1工程概况某山隧洞全隧按新奥法原理组织施工,“新奥法”理论为:开挖必须采用控制爆破技术,中心有效掏槽,为辅助孔和周边孔创造良好的空面,降低爆破对岩体的震动影响,周边采用光面爆破,确保壁面平整，为喷锚等支护创造良好的工作条件。开挖后及早进行初期支护,适时进行二期支护,通过施工监控测量得到的数据反馈于施工之中,据此调整施工程序、开挖方式、支护形式或支护参数,以确保围岩稳定和施工安全。首先根据有关地层情况,将有关岩石分类,不同的围采用不同的支护方式,并讨论了有关支护措施。根据有关地质资料和隧洞的结构,支护可分为:（1）Ⅵ级围岩强支护段及V级围岩加强支护段；（2）砌施永久支护。由于隧址处岩体整体稳定性差,特别是位于洞口部分,风化强烈,围岩呈黏土状,为易蠕动的松散结构,围岩挖极易坍塌变形,浅埋时易坍塌至地表。在这类破碎、松散、节理发育、复水的软围岩隧洞开挖过程中,由于围岩自稳能力较差,开挖早期变形快,往往来不及支护即发生坍塌,所以必须对它进行超前处理。本论文主要对Ⅵ～V级围岩开挖方式支护方法及工艺进行阐述和探讨。2围岩开挖支护方法及工艺2.1Φ89mn超前注浆短管棚支护(1)施作套拱。洞口处套拱施工:在洞外明暗洞的交界处架立20b工字钢,间距60cm,用钢筋焊接成一个整体。在钢支撑上安装中Φ150mm,长2cm～3cm的导向钢管,与管棚位置方向一致,然后浇筑50cm厚的C25混凝土包裹钢支撑和导向管。套拱完成后,喷射C20混凝土15cm厚封闭周围仰坡面,作为注浆时的止浆墙。洞内套拱施工:施工至围岩分界处及时反向扩挖出套拱位置,纵向长度7m,套拱施工方法同上。(2)搭设钻孔平台架、安装钻机。用方木搭设钻孔平台架,平台上满铺木板,搭设牢固,以防钻孔时钻机晃动。(3)钻孔。采用水平地质钻机,从导向管向内钻入。(4)安装管棚钢管。管棚钢管由机械顶进,钢管节段间用丝扣连接,顶进时,节长3m和5m管节交替使用以错开接头位置。管棚顶到位后,钢管与导向管间隙用速凝水泥或其它堵塞严密,以防注浆冒出。(5)注浆浆液采用注浆机灌注。管棚封堵塞设有进浆孔和排气孔,当排气孔流出浆液后,关闭排气孔,续灌注浆,达到设计注浆量或注浆压力时,方可停止注浆。施工过程中,为了防止注浆过程中发生串浆,每完一个孔,随即就安设该孔的钢管并注浆,然后再进行下一孔的施工。2.2CD工法开挖支护施工由于围岩很破碎,开挖变形大,最后选择CD工法进行开挖。采用CD工法将隧洞断面分为左右两个导坑、按6步分部开挖施工。施工顺序为:右侧导坑开挖支护到左侧导坑开挖支护。(1)右侧导坑开挖支护。(1)在Φ89mm短管棚超前注浆支护完成后,施工右侧导坑内侧壁的Φ22mm超前砂浆锚杆支护。风钻钻孔,牛角泵注入水泥砂浆,风钻顶入锚杆。(2)右侧导坑分三台阶开挖,预留核心土。台阶1长度为1m～2m,台阶长度为2m～3m,台阶3长度为3m～5m。上部台阶人工开挖将石碴翻至下一台阶,下部两台阶采用反铲开挖为主,人工配合,每次进尺同拱架间距,取50m～100cm。(3)开挖完成后及时施作初期支护(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ步)及临时支护。每一临时封闭圈均先施工外侧隧洞初期支护,再施工临时支护:内侧中隔壁钢架及临时仰拱。核心土两侧每开挖一循环进尺后,立即初喷混凝土3cm～4cm,及时打设径向锚杆、超前注浆锚杆,铺设钢筋网、拼装架设I18钢架,补喷混凝土至设计厚度。本工程喷混凝土施工湿喷工艺。(4)右侧导坑下部台阶3开挖初期支护施工完成后,及时施作仰拱钢筋混凝土衬砌及隧底填充Ⅶ,封闭初期支护,保证施工安全。(5)依次循环施工。2.3左侧导坑开挖支护在隧洞右侧导坑超前15m以后进行左侧导坑施工,两侧导坑平行开挖施工,右前左后。左侧导坑亦分为三台阶开挖,从上到下,顺次施工。具体施工方法参见右侧导坑施工。在隧洞Ⅵ级围岩及V级围岩洞口段开挖完成、隧洞仰拱及隧底填充施工完成(即隧洞初期支护封闭环)后,即可进行临时支护的拆除施工,并根据量测结果及时进行混凝土衬砌施工。2.4湿喷混凝土施工方法及工艺(1)开挖后,立即初喷混凝土支护,封闭围岩,在锚杆、钢筋网、钢架安设完成后及时行复喷施工。(2)喷混凝土材料由洞外强制式混凝土拌合机拌合,FC-1型机动翻斗车运至洞内工作面,加入速凝剂后采用混凝土喷射机喷射硅施工。(3)在喷混凝土之前,先检查开挖断面尺寸,清除欠挖、危石和墙脚的岩碴,用高压风水冲洗岩面。喷混凝土自下而上一排排喷压,喷嘴岩面0.6m～1.0m左右,严格控制水灰比,使喷层表面平整、光滑,无干斑或滑移流淌现象。对有渗漏水的岩,喷混凝土前则认真做好引水理,然后再喷混凝土,并从无水处向有水处逐步逼近。为减少回弹和粉尘,增加喷混凝土与围岩的粘结力,采用湿喷法喷混凝土。2.5钢拱架工方法及工艺隧洞Ⅵ类围岩初期支护采用I18型钢拱架。施工中,在洞外加工厂用冷弯机按设计分段加工成型,运至洞内安装。各段工字钢架由工字钢、连接板焊接成型,采用螺栓连接。工字钢架在初喷混凝土后架设,架设完毕后再复喷混凝土,设防水层时,保护层不少于3cm。2.6隧洞衬砌施工方法及工艺本隧洞均采用复合衬砌。隧洞衬砌采用仰拱、隧底混凝土填充超前施工,拱墙衬砌根据量测结果适时跟上。拱墙衬砌采用模板台车,混凝土运输车运输,泵送入模,插入式捣固器捣固。仰拱及隧底混凝填充施作时采用半边交叉施工,保证运输畅通。(1)二次衬砌施工方法。一般地段的二次衬砌浇筑采用轨行式衬砌模板台车、混凝土运输车运输,泵送入模,并对称地由下而上连续全断面一次灌注。衬砌作业顺序为:测量放线;铺设轨道;台车就位;调整并锁定;安装止水条;涂刷脱模剂;关端模;泵送混凝土入模;脱模;养生,人行横洞衬砌,采用人工立拱架,组合钢模板,泵送混凝土施工。衬砌混凝土由洞外自动计量拌和站生产,混凝土运输车运至工作面。(2)二次衬砌施工工艺。防水混凝土拌合,本隧洞二次衬砌均采用防水混凝土,Ⅵ级、V级围岩抗渗等级为P8,其它地段为P6。防水混凝土原材料:水泥为425号抗分解侵蚀水泥。砂为含泥量<30%的中砂,级配合格;石为碎石,含泥量<1%,级配合格。防水混凝土通过试验室选择合适的配合比,试验室的水压应达到P8(即0.8MPa)以上,试件不透水,强度达到C20时才合格。防水混凝土配料须准确称量,计量误差不大于以下数值:水泥、水、防水剂为±1%;石、砂为±2%。防水混凝土浇灌施工防水混凝土采取分层浇灌,每层高约25cm,分层浇灌间隔时间小于2小时,因故超过规定时间时,按施工缝处理。防水混凝土采用插入式捣固器振捣密实,振捣时间以混凝土开始泛浆、不冒气泡和不再沉落时为止。防水混凝土终凝后立即进行浇水养护,养护时间不少于14天。新奥法隧道施工概念浅析卡斯特奈认为地下隧道施工前,地层处于弹性状态。潜塑性状态的岩层在原岩应力作用下,斜截面上产生的剪应力处处都达到抗剪强度。隧道开挖后产生应力重分布,围岩的一部分弹性变形产生的压力即为弹性变形压力,这部分压力是由于开挖面的空间效应,围岩原有的弹性变形得以释放的结果。当二次应力场使弹性围岩局部地方的剪应力达到围岩的抗剪强度时,这部分围岩就进人塑性状态,产生塑性区。应力再次重新分布,塑性区的应力一部分向弹性区转移,另一部因塑性变形而释放,同时产生塑性变形地压。当某些围岩的变形与时间有关时,即呈现流变的特征,此时所产生的变形地压随时间变化。从上可以看出,地压的显现特征与支护方法和支架特性密切相关。在密贴支护的条件下,围岩与支架构成共同承载体,它们互相依存,相互制约,共同变形,共同承受地压。新奥法施工就是依据隧道开挖过程中围岩变形地压的规律总结出来的,它强调了充分发挥围岩的自稳作用和围岩与支架的共同作用。从70年代以来,我国在地下工程的各个领域中,如铁道、水电、军工、民建等,广泛推广现代支护新技术—喷锚支护,渊源于学习新奥法隧道施工概念,至今无论在理论研究方面还是在工程实践中都已经有了长足的进步。不过直到现在有人仅把它看作一种特定的支护方法或措施,也有人单纯从新奥法采用了锚杆和喷射混凝土层来看这些都不是正确的概念,从而导致了在某些地下工程中采用喷锚支护的失败。为了正确使用喷载锚支护,就必须从本质上认识新奥法。这就需要了解新奥法的发展历史和其实质以使我们工程技术人员对它有一个全面科学的认识。新奥法隧道施工概念的发展过程目前已形成的新奥法模式,是从70年代开始长期以来不断发展的结果。它首先是从工程实践中总结出来的,后来才进行理论研究,目的是系统地阐述分析它的机理,从而证明和解释了现场观察的现象的正确性。特是用定量分析的方法去认识隧道施工中整个力学问题,还远未结束。严格地说,隧道工程系统分析,不单纯是静力学问题,仅从材性质认识规律也不完全正确,它是个与材料性质、工程施工因素和时间有关的力学形态变化发展过程,而不是简单的静力学问题。下面顺序阐述新奥法的进展过程,区分传统支护理论与新奥法的不同在上世纪末和本世纪初,修建隧道工程的设计和施工,普遍采用传统的支护理论与方法。它的基本原理是把岩体视为作用在支护上的荷载。当时所采用的支护主要是木支架和钢支架,配以楔块和背板。用这种支护和施工方法似乎证实了传统支护理论的正确性,因为这种支护方很容易导致围岩的松弛与冒落。根据这些方法发展起来的许多理论就是以围岩的这种松弛现象为荷载定义的。尽管这种理论已经过时,并有碍于隧道围岩发的实际岩石力学过程的认识但在许多情况下,它现在仍旧被采用。根据松弛围岩压力的假定,按照拱形理论设计出的支护厚度与隧道断面都过分的大。特别发现围岩与支护之间不完全是一个荷载与支护之间的关系问题很多围岩本身就与支护结构共同作用构成承载体。岩石的主动压力总与隧道的允许变形有关,这是新奥法在支护理论上的飞跃。新奥法主要原理的确立新奥法的主要原理,可解释为这样一种概念,即将隧道断面周围岩石从荷载的生者转变为承载者。利用新式支护构件—喷混凝土和锚杆,采用正确的开挖支护顺序和支护方法,只有这样才有可能使支护与围岩的共同作用得以实现。新奥法的主要发明者腊布希维兹曾把新奥法定义为隧道施工概念,而不是一种施工方法。这种概念提倡在开挖和加强支护系统工作的顺序上采取某些原则,以使围岩在隧道结构中成为主要的承载成分。所以腊布希维兹曾把美国当时采用的传统支护方法称为用钢支撑的隧道施工法,而认为新奥法应被描述为围岩支撑的隧道施工法。发现了不同于松弛地压引起的岩石力学迹象在新奥法发展的过程中,腊布希维兹观察到不同于由岩石松弛所引起的岩石压力迹象,如在喷射混凝土衬砌中引起明显剪切破坏的巨大侧向压力,这项观察引出了一个重要结论。即隧道衬砌的破坏不是因为弯曲,而常常是由于剪应力过大,这个论断后来已由许多科学家所证实,这种破坏模式后来被用到系统论述剪切破坏理论和相应的计算方法中。但是也要注意到,这种计算方法仅仅适用于覆盖层相当厚的隧道概略设计,尤其适用于单轴抗压强度与初应力比值低的隧道。既能有效地支护岩石,同时又允许围岩变形这一概念的实现腊布希维兹开始研究双层薄壳的设计理,认为先施做薄的辅助混凝土衬砌,监测其变形过程,待变形达到稳定状态后才可修筑永久性支护。并认为新奥法建立的基础是需要一个所谓的半刚性衬砌,以作为初期衬砌和促使新平衡状态的实现。这样后期衬砌的目的只是提高安全系数,而且也不是在所有的情况下绝对必要。既能有效地支护围岩,同时又允许其变形的另一种支护形式是锚杆,它的特点是能适应围岩具有较大的变形量。谬勒曾特别强调薄层混凝土衬砌的力学作用是实现裂隙和裂缝的迅速封闭,防止岩石塌落。这里要指出的一点是,隧道横截面尺寸大到一定程度,单凭薄的喷混凝土衬砌本身强度将是不够的。在破碎岩体中成功地使用了描杆支护锚杆支护的传统概念是锚杆只能用于锚固隧道上部有可能冒落的岩石,而不能用于节理发育的破碎岩体之中。腊布希维兹在巴西的福尔卡瓦水电站破碎岩体中,第一次成功地使用了锚杆支护,以后又连续地在数个铁道和公路隧道中应用这一新型锚固体系,支护结构是由喷混凝土衬砌和预应力锚杆组年代以来,随着经验积累,越来越多的困难情况都能加以控制与解决。这样发现在极度破碎的岩体中应用系统设置锚杆是比较理想的稳定方法,因为它的变形能力几乎不受限制。腊布希维兹教授曾做过一系列简单试验证明了系统地设置锚杆即便在砂和卵石中也能够形成拱。按照这些试验,诞生了锚定岩石拱原理。根据这个原理再施加一层喷射混凝土作为永久衬砌。认识到开挖和衬砌完全闭合之间的时间关系对建立新的平衡起着重要作用在城市修建地铁,必须使沉陷保持绝对最小时,开挖和衬砌完全闭合之间关系,就成为非常重要的因素。在新奥法应用的过程中,认为这是一个重大的里程碑。如法兰克福地铁施工时,衬砌在+:内闭合,这对减少地面沉陷起到很好作用;在施瓦克海姆铁道隧道中,对衬砌封闭的时间要求是新奥法的发展前面所论述内容以现在的眼光来看,应当称为古典新奥法,因为在使用古曲新奥法阶段,锚杆和喷混凝土的设计方法及其效应的研究,只是以对新奥法概念的理解和监测为基础的。但是现在随着岩体力学的发展和数值计算方法等被引进新奥法中,有关新奥法的设计、测量和施工都产生了巨大的变化突破了古典新奥法的局限性,且向着新奥法颇不相同的方向发展,并在工程实践中得到广泛的应用,如在北京的地下工程施工中成功采用浅埋暗挖方法施工,就是一个很好的例证。因此有人主张许多新发展的内容不一定叫新奥法,称为锚喷支护更合适一些。两者的主要差别是,一个是生产实践和实验的总结,另一个是更多引进岩体力学和数值分析的认识方法。芬纳帕赫图解在回顾了新奥法的历史发展之后,这个方法的基本概念可借助于众所周知的芬纳一帕赫图解来进行说明在隧道施工中有这样一个规律,围岩的位移能使应力下降。年芬纳从理论上对这个规律作了描述。需要的支护抗力与围径向变形的相互关系,示于芬纳一帕赫图解。图中曲线示出设置在不同时间和具有不同载荷一变形特征的两种支护系统的特性或有效曲线和。从图中可以看出。,曲线是下降的,只要设置的支护构件与围岩紧密接触,这种支护就会给围岩以抗力,直到支护特性曲线与!曲线相交,达到了平衡状态。如果试用相当小的径向位移来达到平衡,这将意味着需要更高的承载能力以与,曲线相交。这样衬砌应有较大的刚度,这就是说支护费用将增加很多但安全系数却不会相应增加。假若支护特性曲线在超过曲线的最低点后方始达到平衡,这是传统常见的情况,则结果恰好相反。径向位移再进一步加大,便会引起更大的松弛,并因此导致主动压力的增大,这时只有马上采取适当的加强措施才能获得平衡。7变形动态与监测施工新奥法是通过围岩压力释放来实现二次平衡的施工概念。这样通过测量围岩和支护变形动态以控制隧道稳定是新奥法必要的和最重要的部分。新奥法的变形监测是强调隧道整个断面的测量,我国现在通称它为收敛测量。监测的目的在于可能在短期内判断支护是否需要采取加强措施以维持围岩稳定,并达到最合理的经济效果。这种设计方法称为经验选定断面法,它是建立在经验科学基础上的,因为所有不明显的未知因素,都可以包括在测量控制之中,这些未知因素是当前无法用数学方法计算的这种方法的要点有下列几点,根据所揭露的岩体的力学参数,预先设计一次支护的尺寸。施工开始后,按照适当的距离设置测量断面,在应力调整的过程中检验支护和围岩的变化,并绘制相应的曲线。7根据支护与围岩的动态变化来修正前方类似地质断面的支护结构参数,以期达到上述最佳效果。在变形过快而支护结构参数不当的情况下可能引起剪切破坏测量结果就能时指出何时需要采取何种程度的辅助加强措施·这样虽然出现了剪切破坏但不致产生危及人安和工程质量的恶劣影响。8采用新奥法要遵守的主要原则新奥法的概念是使隧道周围岩体成为一个承载环,让岩体自身能够成为支护重要的组成部分。由于隧道施工,岩体原来处于平衡状态的应力,经过几个应力重分配的过渡阶段,又转化为另一个新的稳定平衡状态。因此在隧道开挖期间,岩体的变形应受到下列条件的控制,4(应保持变形值小以避免出现强度降低;应使变形有足够大,以使岩体形成承载环。关于新奥法施工的原则,新奥法创始人之一谬勒我国陶振宇教授提出其基本内容是一致的。随着科学技术的发展,特别是计算机的广泛应用,根据现代力学方法,采用新奥法时要遵守下列主要原则,分清新奥法隧道施工概念与传统支护原理和方法的本质区别。前者是以支护一围岩共同作用原理,以保持岩体原有性能不出现有害的松弛,后者是一个支撑为主的支护原理;80提高和改善围岩强度改善其力学性质;发挥材料作用,采用薄形柔性的支护结构;进行必要的力学参数试验和流变试验;重视围岩和支护动态测量工作,它是隧道稳定性和初步设计的基础工作,也是施工期中最后确定支护设计和最佳施工程序的必要工作;围岩与支护必须紧密接触和全面封闭;施工时注意不要扰动围岩,开挖后立即按照正确的步骤设置初期的、补强的和永久的支护;根据围岩变形动态和开挖断面的稳定性调整施工程序。新奥法在软岩大跨隧道施工中应用技术探讨软岩隧道特性软岩强度一般小于30MPa,具有孔隙率大、胶结性差、变形性大、蠕变现象特性,常发生掉块、膨胀、挤压、滑动破坏,破坏方式多,变形速度快,持续时间长,范围大,来压快。大跨隧道特性1)开挖后的应力重分布变得不利。2)底脚处的应力集中过大,要求较大的地基承载力。3)拱顶不稳定。若开挖宽度大于2倍高度,则需要采用其他的有效措施,保证拱顶的稳定。4)会产生较大的松弛地压。在埋深小,拱不能发挥作用时,就会产生很大的松弛地压,产生较大的松弛荷载。5)支护结构的承载力相对较小。跨度越大,扁平形状的拱形支护结构的承载力越小。2.3影响软岩大跨隧道围岩稳定性的因素1)地质因素:主要为岩体结构、裂隙分布以及特殊地质条件,如当隧道穿过断层破碎带、强风化带、岩溶地区时,往往地下水活动强烈,有强烈的地压现象,围岩属松软破碎的散体结构。2)地应力:在软岩中围岩应力重分布后会产生较大的塑性区及松动区,引起围岩随时间而增长的大变形,挤压破坏。在洞顶表现为塌落,在侧帮产生挤压和溃曲性破坏,在底板产生底鼓等。3)岩体力学性质:如各向异性、塑性、扩容性、膨胀性、流变性等都对围岩的稳定有重要影响。4)工程因素:断面、施工方法、形状、工艺、支护形式对大的断层或软弱地层正交较为有利,隧道断面形状应该圆顺,采用分部开挖,快速掘进,尽早支护,减少变形,因为需要尽早提供强支护,较多采用刚性支护。5)地下水:遇水降级,由于虑设小桥,如要设涵洞,则需挖深沟槽,加大孔径或改用流线形涵洞入口。如果路堤过低或处于路堑区段,也可考虑设置倒虹吸,而在水流有足够高度的情形下,亦可采用渡槽。3)对于设计同一路线,在地形相近的路段,应尽量采用同样形式及跨径相同的构造物,以便于集中预制、节省模板、保证质量、加快施工进度。在贯彻就地取材原则的同时,应综合考虑运输条件。4)根据设计流量的大小,小桥涵形式的一般选用顺序是:圆管涵y盖板涵y拱涵y小桥。设计流量在10m3/s左右时,一般宜采用圆管涵,如路堤高度不能满足圆管涵的要求,则宜采用盖板涵;设计流量在20m3/s左右时,若路堤能满足最小填土高度的要求,则宜采用盖板涵;设计流量在20m3/s~80m3/s,特别是当路堤较高时,更宜采用拱涵;流量不小于80m3/s~100m3/s时,适宜采用小桥。但由于涵洞与小桥相比具有很多优点,因此,有时流量虽大,在泥砂、漂流物较少,不受路堤高度限制,而上游又允许积水等情况下,可以采用多孔涵洞来代替小桥,但孔数不宜超过3孔~4孔,以免各孔流量不均造成涵洞淤塞、失效。5)选择小桥涵形式时,最好采用已有标准图的桥涵,以便于设计与施工,小桥涵形式的选择也和气候、地形以及日后的养护维修有关。另外,车辆、行人、牲畜通过小桥涵,其形式、尺寸不仅应能满足目前需要,还应适当考虑今后的发展需要。6)当小桥涵有通航要求时,需调查航道的等级,通航船舶的吨级,合理选择小桥涵形式。以上各项是在选择小桥涵形式中必须要考虑的几个重要因素。新奥法在山岭隧道建设中的应用影响山岭隧道建设的地质因素极其复杂,应用新奥法理论于工程实践存在许多不定性。主要表现在:围岩类别变化不定性;荷载沿隧道横向、纵向分布的不定性;按局部或共同变形理论分析结构内力的近似不定性;计算参数的统计误差及约束条件简化处理的不定性;不同施工措施与工序的时间效应引起的不定性;。这些主要不定性表明,不能用一种力学方法去准确地描述隧道结构力学行为。因此,正确应用新奥法及辅助施工技术,加强施工管理,消除施工中的塌方是修建优质山岭隧道的基本保证。231下导洞适度超前全断面施工法类围岩隧道在超前强预支护下,采用下导洞适度超前(L=3m~5m)短进尺(1m次~2m次)全断面施工法是经济可行的,理由如下：1下导洞适度超前(L<=5m)起到超前地质预报作用,便于采取应急处理措施,防患于未燃。2下导洞因跨径小,围岩自稳能力增强,临时支护省。便于机械化作业,没有二次搬运,且爆破临空面大,爆炸能小,各种消耗也最省。采用微振控制爆破方法,是安全施工的关键实例见浙江金丽温高速公路西湾隧道及甬台温高速公路三都岭隧道施工中的应用)。232刚性支护短台阶或改良地层的施工方法对于下列特殊地质条件暂不宜直接使用锚喷支护而宜采用刚性支护短台阶或改良地层的施工方法加固围岩,减少和约束围岩的不利变形,增加围岩反力,减少支护抗力,保护围岩的自承能力,以利于山岭隧道建设。叙述了特殊地质隧道围岩受力和变形状态的变化规律:在强预支护条件下,尽可能不扰动或少扰动原围岩,支护抗