浅谈隧道工程“新奥法”施工技术管理

浅谈隧道工程“新奥法”施工技术管理

戴书军

（中铁一局四公司，陕西，咸阳，712000，身份证号：610404198208301054）

【摘要】隧道施工由于地质条件复杂、施工方法不当、施工工艺不到位、现场管理薄弱等问题，容易造成隧道变形和坍方事故。由于隧道施工的质量直接影响着隧道的施工、运营安全，本文从目前国内隧道施工普遍采用的“新奥法”原则及存在的质量通病两方面对隧道施工技术管理进行了阐述。

【关键词】隧道施工；“新奥法”原则；质量通病；技术管理

近年来，我国公路、铁路建设领域软弱围岩隧道施工事故频繁发生，不但造成了财产损失和工期延误，而且造成了较大的人员伤亡和巨大的社会影响。隧道施工安全隐患除了目前的各种施工、勘测技术手段无法满足需要外，技术管理方面的一些要求和经验得不到严格的落实也是导致隧道施工事故不断的一个重要原因。

1、“新奥法”隧道施工的基本原则

目前国内隧道设计、施工普遍采用“新奥法”原理，以光面爆破、锚喷支护、围岩变形量测三个要点为主要手段进行施工。仅就施工方来说，还有不少施工管理人员对“新奥法”理解不透或者不理解，只知照图施工，而不知施工过程的关键，也就掌握不了施工质量控制的要害。隧道“新奥法”施工的基本原则可概括为以下四点：

（1）少挠动

“新奥法”明确指出围岩是承载的主体，初期支护和二次衬砌的目的，是为了保证和调动围岩的强度，帮助围岩实现自撑，使隧道尽快形成一个能自撑的承载环。而传统的矿山法认为围岩不具有自稳性，需要借助支持承受围岩荷载。“新奥法”把围岩从加载因素转变成承载因素是隧道施工理论是的一大飞跃。

根据不同围岩级别、开挖断面采取不同的开挖方法是防止隧道施工坍塌，确保施工安全的重要措施。越是软弱破碎的的围岩，自稳能力越差，施工中减少人为扰动显得尤为重要，同时尽量避免采用爆破方法，以免对围岩造成多次扰动。

（2）早喷锚

开挖后围岩一旦风化松动，岩体强度会大幅度降低。要发挥围岩的承载能力，首先就要尽可能不损害围岩原有的强度。在隧道的开挖过程中，应尽可能防止围岩松动，因围岩松动必将导致其强度降低。传统矿山法惯用的木支架、钢支架不能与围岩紧密贴合，不可避免的会出现围岩松动。而采用喷射混凝土可以及时封闭围岩，而且是全面密贴的支护，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，有效减少围岩强度的降低。

锚喷支护是一种柔性支护，但喷射混凝土却是刚度较大的脆性支护，喷层厚度大则刚度大，在变形压力作用下易破坏。为提高喷层的柔性，初期支护采用厚度较薄的薄壁结构，以提高其变形适应能力。当初期支护强度需要增强时，一般采用增设锚杆、钢筋网及钢拱架，而不是增加喷射混凝土厚度。

二次衬砌的作用是提高支护的安全度，一般应在围岩变形稳定后适时完成，但对于浅埋、涌水、破碎带等特殊地质，二次衬砌应紧随初期支护完成，与初期支护共同承受荷载，这也是不同围岩级别有不同的初期支护与二次衬砌施工步距要求的原因。

（3）勤量测

根据“新奥法”理论，允许围岩变形但又不致出现强烈的松弛破坏，所以施工中应及时掌握围岩和支护变形的动态，使隧道围岩的变形与限制变形的结构支护抗力保持动态平衡，使施工方法具有良好的适用性和经济性。

“新奥法”的初期支护参数设计，是在岩石力学基本理论基础上，按照围岩分类及工程类比方法确定的。只有通过现场实测，才能对设计参数进行进一步的优化，确定合理的支护时机和支护参数，达到最佳支护效果。通过现场监控量测及信息反馈,对隧道的安全施工提供了重要的技术支持和理论保证，同时为隧道设计参数的优化及设计变更提供了可靠的技术依据。

因此，监控量测工作是评价初期支护是否合理、施工方法与工艺是否正确、围岩状态是否稳定和确定二次衬砌时机的重要手段和科学依据。

（4）紧封闭

从力学角度讲，“新奥法”构筑的隧道可以认为是由围岩与初期支护、二次衬砌构成的厚壁圆筒。并且支承环全圆周上没有任何缝隙，粘接为一个整体结构受力时才能起到最好的支撑作用，因此形成闭合环非常重要。围岩的工作特性取决于衬砌的封闭时间，除非确认底板围岩是非常坚硬而无需设置仰拱外，一般较为软弱破碎的围岩都要设仰拱，并且在施工过程中要尽快对底板进行支护以形成闭合环。

底板不稳，隆起变形严重，必然牵动侧墙及拱部支护不稳，所以应尽快封底形成封闭环以保证围岩的稳定。软弱围岩分部开挖过程中，必须重视下断面及仰拱支护的闭合成环的时间，仰拱宜采用栈桥全幅施工，以减少施工缝，保证拱圈受力均匀。

2、隧道施工的质量通病及对策

隧道工程与其他工程相比，具有隐蔽性、施工复杂性、地层条件和施工环境不确定性的突出特点，从而加大了施工的难度和风险。施工质量的好坏直接影响到施工与运营的安全。目前国内隧道施工存在的较为普遍的质量通病有：

（1）开挖方法选择不当：包括错进安全距离不符合要求、落底开挖距离过长等；对于软弱围岩地段，一次开挖进尺过大，初期支护不及时。

（2）不按爆破设计控制：包括炸药用量过多，炮眼不堵塞，炮眼间距过大等。

（3）初期支护施工不规范：锚杆施工不规范，长度、角度、间距等施工控制随意，喷射混凝土厚度不足，与围岩不密贴，初支背后回填其他材料或者留有空洞。

（4）钢支撑施工不规范：台阶法开挖后钢支撑连接不及时、拱脚悬空、初期支护封闭不及时、锁脚锚杆施工不规范等。

（5）二次衬砌施工不规范：二次衬砌施工不及时、厚度不足、混凝土养护不到位等。

（6）监控量测不规范:监控量测频率不够、数据不准确，甚至流于形式、数据造假等，起不到反馈设计、指导施工的作用。

鉴于以上常见的隧道施工质量通病，隧道施工中应着重从以下4个方面加强施工技术管理工作，提升隧道施工质量水平，保证隧道隧道施工及运营安全。

（1）认真做好监控量测

监控量测工作伴随着隧道施工全过程。隧道开挖后的监控量测数据直接关系到设计开挖变形预留量的调整，也就关系到二次衬砌的厚度是否满足设计要求。同时，初期支护过程中的监控量测数据直接反映支护的稳定性，准确的监控量测数据有助于及时调整设计支护参数、发现支护变形失稳、避免隧道坍塌造成人员伤亡。最后监控量测也是确定二次衬砌施工时机的重要依据，是防止出现初期支护疲劳失稳、侵入二次衬砌界限及隧道施工“回头坍”的重要手段。

（2）重视施工方法选择

隧道工程施工成功与否，首先取决于是否采用了符合隧道地质条件特点的施工方法。在选择施工方法时，应在充分考虑围岩地质情况及隧道本身特点（如浅埋、偏压、大跨度）的基础上选择合理的开挖方法，如环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）等。

（3）严格落实工艺标准

隧道施工隐蔽工程多，施工工艺控制重在管理落实。隧道爆破应根据不同的开挖方法及围岩情况进行爆破设计，以期达到最佳的爆破效果，尽量减少超、欠挖及对围岩的扰动。初期支护严格按照设计参数进行施工，坚决杜绝由于工艺不规范、不到位造成的质量通病，并且加强标准化施工管理，彻底杜绝偷工减料现象的发生。

（4）加强施工安全管理

坚决落实国家四部委联合下发的《隧道施工安全九条规定》(安监总管二〔2014〕104号)文件精神，从企业资质、人员培训、超前地质预报、洞内通风、爆破器材、应急预案等方面加强施工安全管理，强化组织，细化落实。通过一系列技术措施和手段，彻底扭转隧道施工高安全风险的现状。

结束语

受到施工条件、工期和资金投入的限制，我国隧道施工的事故频率仍高居不下，给企业带来很大压力，在全球经济一体化的国际环境下，只有从管理上、技术上、设备上不断创新，改善劳动保护条件，加大安全投入，减少安全事故，才能使企业走上可持续发展的道路，并且更好地参与国内、国际市场竞争，真正使企业做大做强。