2.4、新奧法施工新奧法即新奧地利隧道施工方法的簡稱簡, 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) 教授於 50 年代提出的, 它是以隧道工程經驗和岩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, 於60年代取得專利權並正式命名。之後這個方法在西歐、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誌之一。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岩地段修築隧道的一種基本方法。
2.4.1、新奧法施工特點
一、及時性
新奧法施工採用噴錨支護為主要手段,可以最大限度地緊跟開挖作業面施工,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展,阻止圍岩進入鬆動的狀態,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性因而保證了支護的及時性和有效性。
在巷道爆破後立即施工以噴射混凝土支護能有效地制止岩層變形的發展,並控制應力降低區的伸展而減輕支護的承載,增強了岩層的穩定性。
二、封閉性
由於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岩的破壞和剝落,制止膨脹岩體的潮解和膨脹,保護原有岩體強度。
巷道開挖後,圍岩由於爆破作用產生新的裂縫,加上原有地質構造上的裂縫,隨時都有可能產生變形或塌落。當噴射混凝土支護以較高的速度射向岩面,很好的充填圍岩的裂隙,節理和凹穴,大大提高了圍岩的強度。(提高圍岩的粘聚力c和內摩擦角)。同時噴錨支護起到了封閉圍岩的作用,隔絕了水和空氣同岩層的接觸,使裂隙充填物不致軟化、解體而使裂隙張開,導致圍岩失去穩定。
三、粘結性
噴錨支護同圍岩能全面粘結,這種粘結作用可以產生三種作用:
① 聯鎖作用,即將被裂隙分割的岩塊粘結在一起若圍岩的某塊危岩活石發生滑移墜落,則引起臨近岩塊的聯鎖反應,相繼喪失穩定,從而造成較大範圍的冒頂或片幫。開巷後如能及時進行噴錨支護,噴錨支護的粘結力和抗剪強度是可以抵抗圍岩的局部破壞,防止個別威岩活石滑移和墜落,從而保持圍岩的穩定性。
②復和作用,即圍岩與支護構成一個複合體(受力體系)共同支護圍岩。噴錨支護可以提高圍岩的穩定性和自身的支撐能力,同時與圍岩形成了一個共同工作的力學系統,具有把岩石荷載轉化為岩石承載結構的作用,從根本上改變了支架消極承擔的弱點。
③增加作用。開巷後及時繼進行噴錨支護,一方面將圍岩表面的凹凸不平處填平,消除因岩面不評引起的應力集中現象,避免過大的應力集中所造成的圍岩破壞;另一方面,使巷道周邊圍岩由雙方向受力狀態,提高了圍岩的粘結力c和內摩擦角,也就是提高了圍岩的強度。
四、柔性
噴錨支護屬於柔性薄性支護,能夠和圍岩緊粘在一起共同作用,由於噴錨支護具有一定柔性,可以和圍岩共同產生變形,在圍岩中形成一定範圍的非彈性變形區,並能有效控制允許圍岩塑性區有適度的發展,使圍岩的自承能力得以充分發揮。另一方面,噴錨支護在與圍岩共同變形中受到壓縮,對圍岩產生越來越大的支護反力,能夠抑制圍岩產生過大變形,防止圍岩發生鬆動破壞。
2.4.2、新奧法理論要點及施工要點
一、新奧法與傳統施工方法的區別:傳統方法認為巷道圍岩是一種荷載,套用厚壁混凝土加以支護鬆動圍岩。而新奧法認為圍岩是一種承載機構,構築薄壁、柔性、與圍岩緊貼的支護結構(以噴射混凝土、錨桿為主要手段)並使圍岩與支護結構共同形成支撐環,來承受壓力,並最大限度地保持圍岩穩定,而不致鬆動破壞。
新奧法將圍岩視為巷道承載構件的一部分,因此,施工時應儘可能全斷面掘進,以減少巷道周邊圍岩應力的擾動,並採用光面爆破、微差爆破等措施。減少對圍岩的震動,以保全其整體性。同時注意巷道表面儘可能平滑,避免局部應力集中。