新奥法施工在百花滩3号隧道中的应用

新奥法施工在百花滩3号隧道中的应用

王天正

新奥法施工在百花滩3号隧道中的应用

王天正

（中铁二十五局集团柳州铁路工程有限公司，广西柳州545000）

摘要：通过百花滩3号公路隧道施工实例，介绍以新奥法原理为指导的公路隧道施工方法、施工步骤以及不良地质段的应对措施，简述新奥法原理的应用及施工经验。

关键词：公路隧道;新奥法;锚喷支护

1工程设计及地质概况

百花滩3号隧道位于广西自治区贺州市昭平县境内百花滩水电站附近，是桂林至梧州高速公路全线第二长的隧道，也是重点控制工程。百花滩3号隧道为分离式隧道，左右线长分别为2467.5m、2393.5m，工程所在地位于南岭山系之中段南部，地形特点是四周高，中部略低，总体属低山区，区内山脉走向近南北向。本隧道所处地形起伏很大，群山连绵，河谷深切，山坡陡峻，平地狭小，隧址区植被茂盛，隧道通过地段断层、褶皱、节理发育。鉴于不良地质状况，整个隧道按新奥法原理设计，采用柔性初期支护体系，即以锚杆、喷射砼、格栅钢架、工字钢架、超前导管高压预注浆、超前预支护等为初期支护，隧道从设计到施工都在新奥法原理指导下进行。

2施工方法

2.1施工方案的确定

鉴于百花滩3号隧道地质条件复杂，隧道断面净空较大。为确保施工安全及施工质量，隧道工程施工坚持“短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测”的原则，通过经济、技术比较，确定采取分层开挖掘进、全断面二次衬砌的正向台阶施工方案。在确定上下分层高度时，考虑装渣设备（侧卸式装载机ＺＬ50）活动空间将上分层高度定在4.9～5.2ｍ，以保证装载机足够空间运行而不致影响施工进度。上、下分层滞后距离（台阶长度）确定为50ｍ左右，以保证上、下分层多工作面平行作业。

2.2洞口段施工

在洞门表土开挖施工过程中，利用挖掘机爬坡能力强、活动范围大的特点，采用不爆破或弱爆破，挖掘机挖掘洞门土石方。百花滩3号隧道进出口两端岩层节理发育，且风化严重。为保证洞口围岩的完整性，减少暴露时间，在开挖洞口表土后及时对洞门边、仰坡以及截水天沟进行了处理。

洞门边、仰坡及处理采用砂浆锚杆，锚杆选用20ＭｎＳｉ20钢筋按1.5ｍ间距作梅花形布置，然后进行挂网、喷混凝土封闭洞门范围内的所有外露部分，防止边、仰坡因暴露时间过长继续风化和雨水冲刷造成失稳。

洞门进洞开挖前，在拱部开挖线外用管棚加套拱注浆进行超前支护。

2.3洞身施工

洞身施工开挖分上、下半断面进行，上分层超前下分层50ｍ左右，初期支护紧随掌子面。同时施作喷锚支护，最后进行二次衬砌。

在工作面开挖、出渣和清理后及时进行初喷以及架立工字钢钢架，然后进行复喷，直至达到设计喷射厚度完成初期支护。初喷及锚杆在开挖完成后及时进行外，工字钢钢架的架立、复喷混凝土工序也应及时进行，以保证初期支护及时受力和加快施工进度。

为保证隧道建成后达到防水要求，在二衬与初期喷锚支护之间、全段铺设EVA塑料防水板及400g/m2无纺布，安装透水弹簧盲管、橡胶止水带、止水条等。然后进行二次模筑混凝土衬砌，衬砌模筑混凝土采用定制的衬砌台车，衬砌台车12米长，液压装置。

2.4不良地质段施工方法

在通过断层破碎带施工时，采取超前支护、先护后挖的原则。百花滩3#隧道设计有超前小导管以及工字钢钢支撑加固措施，在实际施工过程中对设计支护型式作了变更，在原设计超前小导管的基础上增设锁脚导管，原设计的工字钢钢支撑在断层破碎带进行适当加密。

为保持围岩稳定实施短掘短砌的作业方式，每次开挖进尺严格按图纸施工，分别控制在0.5m，0.75m，1ｍ一个循环与工字钢钢支撑间距相适应。每一循环开挖完成后，立即初喷40ｍｍ厚混凝土层，架立工字钢支撑，打入系统锚杆以及钢支撑锁脚锚杆，然后复喷至设计厚度并完全覆盖工字钢支撑，保护层在20ｍｍ以上。

2.5监控量测

监控量测在新奥法施工中占重要地位，通过现场量测获得围岩力学动态和支护工作状态的信息，用以检验设计、施工是否正确，监视围岩和支护是否安全稳定，以调整围岩支护方式和掌握确定永久衬砌时机，量测结果可作为同类型工程设计和施工的依据。百花滩3号隧道监控量测主要项目和内容:

（1）洞外地表沉降量测;

（2）净空水平收敛量测;

（3）拱顶下沉量测。

量测主要仪器选用JSS30A型隧道周边收敛仪、全站仪以及其他辅助工具。

3几点体会

（1）新奥法原理以岩土力学原理为基础，合理地利用围岩的自承能力，尽量减少开挖隧道时对围岩的扰动，以喷射混凝土、锚杆、挂网为主要支护手段，及时封闭，使围岩成为支护体系的重要组成部分。

在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下再进行二次衬砌的修筑。监控量测是新奥法的重要内容，通过监控量测指导隧道设计和施工。

（2）新奥法原理的使用较之传统的矿山法施工更科学、更合理。

与传统矿山法施工区别在于:新奥法的初期支护是永久衬砌的一部分，它承受了整个隧道60%～70%的受力，在初期支护中主张采用锚杆、挂网、喷射混凝土等手段将围岩与喷锚支护连成一个整体共同受力，极大限度地利用围岩自身承载能力，摒弃传统矿山法施工中初期支护仅为临时设施，在围岩破坏的条件下强行支护的措施，变被动受力为主动受力，不仅节约了支护材料和资源，也获得了更好的支护效果。

（3）隧道很大部分处在圆曲线上，容易造成断面的超挖和欠挖，也给永久支护时隧道成形带来施工难度。

以12ｍ弦长（二次衬砌一组模板长度）为一个单元，将曲线分割成若干小单元，在开挖过程以小单元为单位进行测量定位、放线指导施工。在二次衬砌测量放线时，用渐近法调整每一组墙拱架直至达到设计平曲线要求。事实证明，竣工后的隧道二次衬砌曲线圆顺流畅、成形良好。

（4）光面爆破的采用是新奥法施工的重要环节。

百花滩3号隧道在施工过程中，坚持推行光面爆破的实施。采用控制周边眼距、抵抗线距以及装药量，实施微差爆破的技术措施;采用检查炮眼留痕率为主要检验手段，保证了光面爆破的效果。炮眼留痕率均达到90%以上，为锚喷支护创造了良好条件。

（5）监控量测在隧道施工全过程中发挥了重要作用。

通过监控量测反馈的信息，得以及时调整隧道支护参数，减小了二次衬砌在软弱围岩中沉降变形量。同时通过监测信息反馈，掌握二次衬砌最佳时机，避免初期支护与围岩因松弛变形造成失稳。全隧道在地质条件恶劣的状况下未发生坍塌事故，保证了施工安全质量。