新奥法在隧道施工中的应用研究

文献标识码：B

No．2（Total

No．230）April2018

文章编号：1001－7291（2018）02－0036－03

新奥法在隧道施工中的应用研究12

周攀，余浩

（1.长沙市望城区城市建设投资集团有限公司，湖南长沙410200；2.中交基础设施养护集团，北京市100011）

摘要：根据实际工程案例，首先分析了新奥法的基本原理，并根据新奥法的原理对该隧道围岩进行讨论，进而充分掌握该隧道围岩的性质，为了确保施工的安全性，对该隧道采取超前支护的方法。

关键词：隧道；新奥法；超前支护；监测

11.1

施工方法及技术分析全断面法有限元模型

故可以使台阶适当的增当的缩短闭合环的闭合时间，

长。对于上述条件，都是希望闭合环能够较快的闭合，因此在围岩条件较差的前提下应以第一个条件为主，确保施工的安全性；若围岩的条件较好，则可以在确保施工安全性的前提下保证经济性，故可以考虑后一个IV级围岩条件较软弱的地条件。台阶法多适用于V，段。

台阶法的优缺点如表2所示。

表2

优缺点

作业空间足够

优点缺点

施工速度较快开挖面的稳定性较强

上下部开挖时有相互影响，对围岩的扰动次数较大

全断面法即根据设计的开挖面一次性开挖完工的

方法。全断面法适用于I－II级的石质隧道，在软弱不稳定的围岩不应使用。全断面法施工的优缺点如表1所示。

表1

优缺点优点

全断面法优缺点

全断面法

有利于采用大型机械，施工速度较快作业空间较大，

工序少，干扰小，便于施工组织及管理

一次性成型，对隧道围岩的扰动较小，有利于围岩的稳定性开挖面较大，隧道围岩的相对稳定性较低

对开挖运输及支护能力要求较高。循环工作量较大，

台阶法优缺点

台阶法

缺点

1.2台阶法

1.3

台阶法是将断面分为两部分进行开挖，主要有上

是新奥法运用最为广泛的半断面及下半断面两部分，

施工方法。随着开挖的台阶长度，台阶法可适用于大

部分的地层，因此也是最主要的施工方法。台阶法主要根据台阶长度分为长台阶，短台阶及超短台阶法三种，采用何种方法主要根据以下条件确定。（1）对于围岩条件较差，现场支护要求闭合环的形成时间较短时则要求台阶必须缩短。

（2）现场的施工机械具的施工效率较高，可以适

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02-18收稿日期：2018-

分部开挖法

分布开挖法是指将隧道的开挖面分布开挖成型，

并且某部分进行超前开挖的方法，也可称为导坑超前开挖法。分布开挖法适用于土质及围岩较为软弱易坍塌的地段。可分为：台阶分布开挖法，上下导坑法，单侧壁及双侧壁导坑法等。1.4

辅助施工措施

在新奥法施工过程中，开挖过程的工作面随时会

2018年第2期周攀等：新奥法在隧道施工中的应用研究—37—

遇到不能自稳或沉陷较大的情况。为了确保隧道开挖的顺利进行及施工的安全，必须对地层进行预支护及加固等措施，称为辅助施工措施。预支护措施有：预留核心土，超前锚杆，临时仰拱封底等，预加固措施有：预注浆加固地层，地表喷锚预加固及超前小导管注浆等。2新奥法在隧道中的应用

该隧道全按照新奥法原理进行施工。首先结合该隧道所处地层条件，根据不用的围岩采取不用的支护方法。根据现场调研结果将隧道的地质及结构分成表3形式。

表3

某隧道结构类型

隧道地段

类型1

V级围岩衬砌段2

IV级围岩衬砌段

由于该隧道整体的岩体稳定性较差，特别是洞口位置的岩石风化较为严重，围岩主要为松散结构，在开挖时容易坍塌，因此必须先对其进行超前处理。2.1V级围岩普通段开挖支护方法

开挖方法采用超短台阶，下半断面分部法。

上半断面开挖支护的步骤为：①人工架设钢拱架。②采用风钻钻进注浆小导管进行超前支护。③开挖上部导坑，预留核心土。④初次喷射混凝土至3cm～5cm厚，铺设钢筋网，并用ZW型药包进行锚杆处理，架设拱架在进行复喷。ZW型药包施工如图1所示。

图1ZW型锚杆施工工艺图

下半断面开挖支护的步骤为：①分布开挖下半断面。②初期支护与分布开挖同时进行。③施做仰拱并使初期支护封闭，仰拱格栅拱架施工工艺如图2所示。④循环施工。

图2

格栅拱架施工工艺图

2.2

IV级围岩开挖支护方法及工艺采用短台阶法进行开挖。

上半断面开挖支护的步骤为：①钻孔方式采用凿岩台架风钻。②进行临时支护的施工，先喷射混凝土至3cm～5cm后，进行钢筋网的铺设，再立格栅拱后进行复喷。③开挖核心土。

下半断面开挖支护步骤为：①下半断面与上半断面同时进行爆破开挖，并且保持进尺一致。②及时进行初期支护。③及时进行仰拱的施作并封闭初期支护。④循环施工2.3

施工监测

（1）拱顶及周边收敛监测。测点主要布置在隧

道的拱顶及墙部，布设间距根据围岩条件及埋深深度决定。

（2）洞外观测及地表下沉监测。如图3所示。（3）地质及支护状态的观测。在开挖及初期支护完工后进行测点布置的观测。监测过程变位管理等级如表4所示。

—38—华东图3地表下沉测量横断面布置图表4

变位管理等级表

管理等级

管理位移施工动态V

1/3u0＜u＜2/3u0

加强支护IV

u＜1/3u0

正常施工

表4中u0表示允许变位值，u表示实际测量变位值。

本工程选定的拱顶下沉及水平收敛结构的变位如表5所示。

表5

结构允许相对位移表（%）

围岩类别埋深＜50m50m300m＞300mV0．16－0．510．41－1．210．81－2．01IV0．21－0．810．61－1．611．01－3．01～

表5中的相对位移是指实际测量的位移值和两点之间间距的比值或拱顶位置下沉的实际测量值与隧道

宽度的比值。在选择好允许变位值及管理等级标准后，进行信息管理，如图4所示。

图4信息管理图

公路2018年第2期

工程措施：

（1）地质条件较差或在初期施工阶段时，若发现位移的沉降量较大或者沉降速度较快时，应该适当的加强量测断面及频率。

（2）围岩基本达到稳定的前提是隧道的水平位移收敛速度达到0.1mm/d～0.2mm/d，拱顶位置的下沉速度为0.1mm/d。

（3）若在监测过程中发现净空的位移较大或者收敛的速度没有稳定趋势时应及时采取补强措施。3结语

本文在新奥法的基本原理上，针对实际的隧道工程，对新奥法进行了应用的分析研究，为以后的隧道设计及施工提供依据。新奥法的基础理论及原则都是正确的，新奥法的分析及支护方法必须在实际应用中不断完善。

参考文献

［1］周围.公路隧道新奥法施工技术探讨［J］.交通世界，2017，

33：74－75，2018，2，28.

［2］冉卫.公路隧道新奥法施工技术探讨［J］.江西建材，2016，

5：191－192.

［3］张甲钢.新奥法施工技术在公路隧道工程中的应用［J］.中国

新技术新产品，2015，23：122－123.

［4］张腾.公路隧道新奥法施工全过程风险管理研究［D］.青岛理

工大学硕士学位论文，2015.

［5］魏世玉.隧道新奥法施工监测系统的研究与应用［D］.重庆大

学硕士学位论文，2013.

［6］王红伟.新奥法理论分析及工程应用研究［D］.天津大学硕士

学位论文，2004.

［7］孙文，岳大昌.隧道工程新奥法原理、施工与存在问题浅析［J］

.公路交通技术，2012，2：98－100+105.

［8］曹文贵，翟友成，张永杰.新奥法隧道施工风险非线性模糊评判

方法［

J］.土木工程学报，2010，43（7）：105－112.［9］朱汉华，杨建辉，尚岳全.隧道新奥法原理与发展［J］.隧道

建设，2008，1：11－14.

［10］郭陕云.再议隧道工程新奥法［J］.隧道建设，2007，S2：1

－4.