2011年公路監(jiān)理工程師考試道路與橋梁復習指導（5）
來源：育路教育網(wǎng)發(fā)布時間：2011-01-24 10:18:18
育路教育網(wǎng)小編特別為您搜集整理2011年公路監(jiān)理工程師考試道路與橋梁復習指導。希望對大家有所幫助，取得一個好的成績！
淺述新奧法施工
新奧法即新奧地利隧道施工方法的簡稱，原文是New Austrian Tunnelling Method 簡稱NATM ，新奧法概念是奧地利學者拉布西維茲（L. V. RABCEW ICZ）教授于50年代提出的， 它是以隧道工程經(jīng)驗和巖體力學的理論為基礎，將錨桿和噴射混凝土組合在一起作為主要支護手段的一種施工方法，經(jīng)過一些國家的許多實踐和理論研究，于60年代取得專利權并正式命名。之后這個方法在西歐、北歐、美國和日本等許多地下工程中獲得極為迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代隧道工程新技術標志之一。六十年代NATM 被介紹到我國，七十年代末八十年代初得到迅速發(fā)展。至今，可以說在所有重點難點的地下工程中都離不開NATM.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。
下面僅對新奧法施工作一簡要敘述。
1 新奧法施工特點
1.1及時性
新奧法施工采用噴錨支護為主要手段，可以最大限度地緊跟開挖作業(yè)面施工，因此可以利用開挖施工面的時空效應，以限制支護前的變形發(fā)展，阻止圍巖進入松動的狀態(tài)，在必要的情況下可以進行超前支護，加之噴射混凝土的早強和全面粘結(jié)性因而保證了支護的及時性和有效性。
在巷道爆破后立即施工以噴射混凝土支護能有效地制止巖層變形的發(fā)展，并控制應力降低區(qū)的伸展而減輕支護的承載，增強了巖層的穩(wěn)定性。
1.2封閉性
由于噴錨支護能及時施工，而且是全面密粘的支護，因此能及時有效地防止因水和風化作用造成圍巖的破壞和剝落，制止膨脹巖體的潮解和膨脹，保護原有巖體強度。
巷道開挖后，圍巖由于爆破作用產(chǎn)生新的裂縫，加上原有地質(zhì)構(gòu)造上的裂縫，隨時都有可能產(chǎn)生變形或塌落。當噴射混凝土支護以較高的速度射向巖面，很好的充填圍巖的裂隙，節(jié)理和凹穴，大大提高了圍巖的強度。（提高圍巖的粘聚力C和內(nèi)摩擦角）同時噴錨支護起到了封閉圍巖的作用，隔絕了水和空氣同巖層的接觸，使裂隙充填物不致軟化、解體而使裂隙張開，導致圍巖失去穩(wěn)定。
1.3粘結(jié)性
噴錨支護同圍巖能全面粘結(jié)，這種粘結(jié)作用可以產(chǎn)生三種作用：
① 聯(lián)鎖作用，即將被裂隙分割的巖塊粘結(jié)在一起若圍巖的某塊危巖活石發(fā)生滑移墜落，則引起臨近巖塊的聯(lián)鎖反應，相繼喪失穩(wěn)定，從而造成較大范圍的冒頂或片幫。開巷后如能及時進行噴錨支護，噴錨支護的粘結(jié)力和抗剪強度是可以抵抗圍巖的局部破壞，防止個別威巖活石滑移和墜落，從而保持圍巖的穩(wěn)定性。
②復和作用，即圍巖與支護構(gòu)成一個復合體（受力體系）共同支護圍巖。噴錨支護可以提高圍巖的穩(wěn)定性和自身的支撐能力，同時與圍巖形成了一個共同工作的力學系統(tǒng)，具有把巖石荷載轉(zhuǎn)化為巖石承載結(jié)構(gòu)的作用，從根本上改變了支架消極承擔的弱點。
③增加作用。開巷后及時繼進行噴錨支護，一方面將圍巖表面的凹凸不平處填平，消除因巖面不評引起的應力集中現(xiàn)象，避免過大的應力集中所造成的圍巖破壞；另一方面，使巷道周邊圍巖由雙方向受力狀態(tài)，提高了圍巖的粘結(jié)力C和內(nèi)摩擦角，也就是提高了圍巖的強度。
1.4柔性
噴錨支護屬于柔性薄性支護，能夠和圍巖緊粘在一起共同作用，由于噴錨支護具有一定柔性，可以和圍巖共同產(chǎn)生變形，在圍巖中形成一定范圍的非彈性變形區(qū)，并能有效控制允許圍巖塑性區(qū)有適度的發(fā)展，使圍巖的自承能力得以充分發(fā)揮。另一方面，噴錨支護在與圍巖共同變形中受到壓縮，對圍巖產(chǎn)生越來越大的支護反力，能夠抑制圍巖產(chǎn)生過大變形，防止圍巖發(fā)生松動破壞。
2 新奧法理論要點及施工要點
2.1 新奧法與傳統(tǒng)施工方法的區(qū)別：
傳統(tǒng)方法認為巷道圍巖是一種荷載，應用厚壁混凝土加以支護松動圍巖。而新奧法認為圍巖是一種承載機構(gòu)，構(gòu)筑薄壁、柔性、與圍巖緊貼的支護結(jié)構(gòu)（以噴射混凝土、錨桿為主要手段）并使圍巖與支護結(jié)構(gòu)共同形成支撐環(huán)，來承受壓力，并最大限度地保持圍巖穩(wěn)定，而不致松動破壞。
新奧法將圍巖視為巷道承載構(gòu)件的一部分，因此，施工時應盡可能全斷面掘進，以減少巷道周邊圍巖應力的擾動，并采用光面爆破、微差爆破等措施。減少對圍巖的震動，以保全其整體性。同時注意巷道表面盡可能平滑，避免局部應力集中。
新奧法將錨桿、噴射混凝土適當進行組合，形成比較薄的襯砌層，即用錨桿和噴射混凝土來支護圍巖，使噴射層與圍巖緊密結(jié)合，形成圍巖-支護系統(tǒng)，保持兩者的共同變形，故而可以最大限度地利用圍巖本身的承載力。
2.2保護巷道圍巖自身的承載能力
新奧法施工在巷道開挖后采取了一系列綜合性措施：構(gòu)筑防水層、圍巖巷道排水；選擇合理的斷面形狀尺寸；給支護留變形余量；開巷后及時做好支護、封閉圍巖等，都是為保護巷道圍巖的自身承載能力，使圍巖的擾動影響控制在最小范圍內(nèi)，并加固圍巖，提高圍筵強度。使其與人工支護結(jié)構(gòu)共同承受巷道壓力。
2.3允許圍巖由一定量的變形，以利于發(fā)揮圍巖的固有強度。同時巷道的支護結(jié)構(gòu)，也應具有預定的可縮量，以緩和巷道壓力。
圍巖的變形是控制在一定范圍內(nèi)的，必須避免圍巖變形過大，從而導致圍巖強度的削弱以致引起垮落、失穩(wěn)。支護結(jié)構(gòu)具有一定的變形量，允許巷道圍巖產(chǎn)生一定的變形，以緩和來自巷道的巨大壓力，更進一步減輕支護荷載。
2.4新奧法施工過程中量測工作的特殊性
由于巖體生成條件與地質(zhì)作用的復雜性，施工條件的復雜性，以及對工程設計參數(shù)的精確要求，得要通過許多量測手段，在施工過程中對圍巖動態(tài)和支護結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)和支護結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)進行監(jiān)測。并用監(jiān)測結(jié)果修改初步設計，指導施工。
量測的結(jié)果可以作為施工現(xiàn)場分析參數(shù)和修改設計的依據(jù)，因而能夠預見事故和險情，以便及時采取措施，防患于未然提到施工的安全程度。
由上所述，新奧法的支護原則是：圍巖不僅是載物體，而且是承載結(jié)構(gòu)；圍巖承載圈和支護體組成巷道的統(tǒng)一體，是一個力學體系；巷道的開挖和支護都是為保持改善與提高圍巖的自身支撐能力服務。
3 新奧法的主要支護手段與施工順序
新奧法是以噴射混凝土、錨桿支護為主要支護手段，因錨桿噴射混凝土支護能夠形成柔性薄層，與圍巖緊密粘結(jié)的可縮性支護結(jié)構(gòu)，允許圍巖又一定的協(xié)調(diào)變形，而不使支護結(jié)構(gòu)承受過大的壓力。
施工順序可以概括為：開挖→一次支護→二次支護。
3.1開挖
開挖作業(yè)的內(nèi)容依次包括：鉆孔、裝藥、爆破、通風、出渣等。開挖作業(yè)與一次支護作業(yè)同時交叉進行，為保護圍巖的自身支撐能力，第一次支護工作應盡快進行。為了沖分利用圍巖的自身支撐能力開挖應采用灌面爆破（控制爆破）或機械開挖，并盡量采用全斷面開挖，地質(zhì)條件較差時可以采用分塊多次開挖。一次開挖長度應根據(jù)巖質(zhì)條件和開挖方式確定。巖質(zhì)條件好時，長度可大一些，巖質(zhì)條件差時長度可小一些，在同等巖質(zhì)條件下，分塊多次開挖長度可大一些，全斷面開挖長度就要小一些。一般在中硬巖中長度約為2-2.5米，在膨脹性地層中大約為0.8-1米。
