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隧道施工新奧法

發布日期:2017-06-18
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        新奧法即新奧地利隧道施工方法的, 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 展, 已成為現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。  
        新奧法是充分利用圍巖的自承能力和開挖面的空間約束作用,采用錨桿和噴射混凝土為主要支護手段,對圍巖進行加固,約束圍巖的松弛和變形,并通過對圍巖和支護的量測、監控,指導地下工程的設計施工。   
        新奧法(NATM)是新奧地利隧道施工方法的簡稱, 在我國常把新奧法稱為“錨噴構筑法”。 采用該方法修建地下隧道時,對地面干擾小,工程投資也相對較小,已經積累了比較成熟的施工經驗,工程質量也可以得到較好的保證。使用此方法進行施工時,對于巖石地層,可采用分步或全斷面一次開挖,錨噴支護和錨噴支護復合襯砌,必要時可做二次襯砌;對于土質地層,一般需對地層進行加固后再開挖支護、襯砌,在有地下水的條件下必須降水后方可施工。新奧法廣泛應用于山嶺隧道、城市地鐵、地下貯庫、地下廠房、礦山巷道等地下工程。   
        當前,世界范圍內應用新奧法設計與施工城市地鐵工程取得了相當大的發展。如智利的圣地亞哥新地鐵線采用新奧法施工地鐵車站,車站位于城市道路下7~9m, 開挖面積230m2,相當于17m(寬)×14m(高);我國自1987 年在北京地鐵首次采用新奧法施工復興門車站及折返線工程,車站跨度達26m。針對我國城市地下工程的特點和地質條件, 新奧法經過多年的完善與發展,又開發了“淺埋暗挖法”這一新方法,與明挖法、盾構法相比較,由于它可以避免明挖法對地表的干擾性,而又較盾構法具有對地層較強的適應性和高度靈活性,因此目前廣泛應用于城市地鐵區間隧道、車站、地下過街道、地下停車場等工程,如根據新奧法的基本原理,采用“群洞”方案修建的廣州地鐵二號線越秀公園站及南京地鐵一期工程南京火車站站,斷面復雜多變的折返線工程、聯絡線工程也多采用新奧法。   
        在中國利用新奧法原理修建地鐵已成為一種主要施工方法,尤其在施工場地受限制、地層條件復雜多變、地下工程結構形式復雜等情況下用新奧法施工尤為重要。  
        
                               新奧法適用范圍  
 
新奧法適用范圍:  
 ① 具有較長自穩時間的中等巖體;  
 ② 弱膠結的砂和石礫以及不穩定的礫巖;  
 ③ 強風化的巖石;  
 ④ 剛塑性的粘土泥質灰巖和泥質灰巖;  
 ⑤ 堅硬粘土,也有帶堅硬夾層的粘土;  
 ⑥ 微裂隙的,但很少粘土的巖體;  
 ⑦ 在很高的初應力場條件下,堅硬的和可變堅硬的巖石;  
在下述條件下應用新奧法必須與一些輔助方法相配合  
 ① 有強烈地壓顯現的巖體;  
 ② 膨脹性巖體(要與仰拱與底部錨桿相配合);  
 ③ 在一些松散巖體中,要與鋼背板與之配合;  
 ④ 在蠕動性巖體中,要與凍結法或預加固法等配合;  
 在下列場合中應用應慎重  
 ① 大量涌水的巖體;  
 ② 由于涌水會產生流砂現象的圍巖;  
 ③ 極為破碎,錨桿鉆孔、安裝都極為困難的巖體;  
 ④ 開挖面完全不能自穩的巖體等。  
 
                               新奧法隧道施工的基本原則 
        根據隧道采用新奧法施工的經驗,隧道施工采取的基本原則,以可概括為“少擾動、早噴錨、勤量測、緊封閉”十二個字。   “少擾動”是指在隧道開挖時,必須嚴格控制,盡量減少對圍巖的擾動次數、擾動強度、擾動持續時間和擾動范圍,以使開挖出的坑道符合成型的要求,采用鉆爆法開挖時,必須先作鉆爆設計,嚴格控制爆破,盡量采用大斷面開挖。選擇合理的循環掘進進尺,自穩性差的圍巖循環進尺宜用短進尺,支護應緊跟開挖面,以縮短圍巖應力松弛時間及開挖面的裸露風化時間等。     “早噴錨”是指對開挖暴露面應及時地進行地質描述和及時施作初期錨噴支護,經初期支護加固,使圍巖變形得到有效控制而不致變形過度而坍塌失穩,以達到圍巖變形適度而充分發揮圍巖的自承能力。必要時應采取超前預支護輔助措施。     “勤量測”是指在隧道施工全過程中,應在對圍巖周邊位移進行的現場監控量測,并及時反饋修正設汁參數,指導施工或改變施工方法。以規范的量測方法和量測數據及信息反饋,通過施工中量測數據,對開挖面的地質觀察,進行預測和評價圍巖與支護的穩定狀態,或判斷其動態發展趨勢,以便根據建立的量測管理基準,及時調整隧道的施工方法(包括開挖方法、支護形式,特殊的輔助施工方法)、斷面開挖的步驟及順序、初期支護設計參數等進行合理的調整,以確保施工安全、坑道穩定,支護襯砌結構的質量和工程造價的合理性。     “緊封閉”是指對易風化的自穩性較差的軟弱圍巖地段,應使開挖斷面及早施作封閉式支護(如噴射棍凝土、錨噴混凝土等)防護措施,可以避免圍巖因暴露時間過長而產生風化降低強度及穩定性,并可以使支護與圍巖進入良好的共同工作狀態
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