新奧法施工原理

1．巖體是隧道結(jié)構(gòu)體系中的主要承載單元，在施工中必須充分保護(hù)巖體，盡量減少對(duì)它的擾動(dòng)，避免過度破壞巖體的強(qiáng)度。為此，施工中斷面分塊不宜過多，開挖應(yīng)當(dāng)采用光面爆破、預(yù)裂爆破或機(jī)械掘進(jìn)。

2．為了充分發(fā)揮巖體的承載能力，應(yīng)允許并控制巖體的變形。一方面允許變形，使圍巖中能形成承載環(huán)；另一方面又必須限制它，使巖體不致過度松弛而喪失或大大降低承載能力。在施工中應(yīng)采用能與圍巖密貼、及時(shí)筑砌又能隨時(shí)加強(qiáng)的柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)，例如，錨噴支護(hù)等。這樣，就能通過調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和它參加工作的時(shí)間（包括閉合時(shí)間）來控制巖體的變形。

3．為了改善支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力性能，施工中應(yīng)盡快閉合，而成為封閉的筒形結(jié)構(gòu)。另外，隧道斷面形狀應(yīng)盡可能圓順，以避免拐角處的應(yīng)力集中。

4．通過施工中對(duì)圍巖和支護(hù)的動(dòng)態(tài)觀察、量測，合理安排施工程序、進(jìn)行設(shè)計(jì)變更及日常的施工管理。

5．為了敷設(shè)防水層，或?yàn)榱顺惺苡捎阱^桿銹蝕，圍巖性質(zhì)惡化、流變、膨脹所引起的后續(xù)荷載，可采用復(fù)合式襯砌。

6．二次襯砌原則上是在圍巖與初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定的條件下修筑的，圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體，因而提高了支護(hù)體系的安全度。

上述新奧法的基本要點(diǎn)可扼要的概括為：“少擾動(dòng)、早噴錨，勤量測、緊封閉”。

1．洞室邊緣某一點(diǎn)A在開挖前具有原始應(yīng)力（自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力）處于一個(gè)平衡狀態(tài)。如同一根彈性剛度為K的彈簧，在P0作用下處于壓縮平衡狀態(tài)。

2．洞室開挖后，A點(diǎn)在臨空面失去約束，原始應(yīng)力狀態(tài)要調(diào)整，如果圍巖的強(qiáng)度足夠大，那么經(jīng)過應(yīng)力調(diào)整，洞室可處于穩(wěn)定狀態(tài)（不需支護(hù)）。然而大多數(shù)的地質(zhì)情況是較差的，即洞室經(jīng)過應(yīng)力調(diào)整后，如不支護(hù)，就會(huì)產(chǎn)生收斂變形，甚至失穩(wěn)（塌方），所以必須提供支護(hù)力PE，才能防止塌方失穩(wěn)。等同于彈簧產(chǎn)生了變形u后，在PE作用又處于平衡狀態(tài)。

3．由力學(xué)平衡方程可知，彈簧在P0作用時(shí)處于平衡狀態(tài)；彈簧在發(fā)生變形u后，在PE的作用下又處于平衡狀態(tài)，假設(shè)彈簧的彈性系數(shù)為K，則有：

P0=PE Ku

討論：（1）當(dāng)u=0時(shí)，P0=PE 即不允許圍巖變形，采用剛性支護(hù)，不經(jīng)濟(jì)；

（2）當(dāng)u↑時(shí)，PE↓；當(dāng)u↓時(shí)，PE↑。即圍巖發(fā)生變形，可釋放一定的荷載（卸荷作用），所以要允許圍巖產(chǎn)生一定的變形，以充分發(fā)揮圍巖的自承能力。是一種經(jīng)濟(jì)的支護(hù)措施，圍巖的自穩(wěn)能力P=P0-PE=Ku；

（3）當(dāng)u=umax時(shí)，發(fā)生塌方，產(chǎn)生松弛荷載，不安全。

1.新奧法中認(rèn)為，巖體是結(jié)構(gòu)體系中的主要承載單元，在施工中必需充分保護(hù)巖體盡量減少對(duì)它的擾動(dòng)，避免過度破壞巖體的強(qiáng)度。

2.為充分發(fā)揮巖體的承載能力，應(yīng)允許并控制巖體的變形。

3.為了改善支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力性能，施工中應(yīng)盡快閉合而成為封閉的筒形結(jié)構(gòu)。

4.在施工中的各個(gè)階段，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場量測監(jiān)視，及時(shí)提供可靠的數(shù)量足夠的量測信息。

5.為了鋪設(shè)防水層，成為了承受錨桿銹蝕，圍巖性質(zhì)惡化，流變，膨脹所引起的后續(xù)荷載，可采用復(fù)合式襯砌。

6.二次襯砌原則上是在圍巖與初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定的條件下修筑的，圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體，因而提高了支護(hù)體系的安全度。

在大量的地下工程實(shí)踐中，人們普遍認(rèn)識(shí)到，隧道及地下洞室工程，其核心問題，都?xì)w結(jié)在開挖和支護(hù)兩個(gè)關(guān)鍵工序上。即如何開挖，才能更有利于洞室的穩(wěn)定和便于支護(hù)：若需支護(hù)時(shí)，又如何支護(hù)才能更有效地保證洞室穩(wěn)定和便于開挖。這是隧道及地下工程中兩個(gè)相互促進(jìn)又相互制約的問題。

在隧道及地下洞室工程中，圍繞著以上核心問題的實(shí)踐和研究，在不同的時(shí)期，人們提出了不同的理論并逐步建立了不同的理論體系，每一種理論體系都包含和解決（或正在研究解決）了從工程認(rèn)識(shí)（概念）、力學(xué)原理，工程措施到施工方法（工藝）等一系列工程問題。

(1)松弛荷載理論其核心內(nèi)容是：穩(wěn)定的巖體有自穩(wěn)能力，不產(chǎn)生荷載：不穩(wěn)定的巖體則可能產(chǎn)生坍塌，需要用支護(hù)結(jié)構(gòu)予以支撐。這樣，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載就是圍巖在一定范圍內(nèi)由于松弛并可能塌落的巖體重力。這是一種傳統(tǒng)的理論，其代表人物有泰沙基和普氏等人。

(2)巖承理論其核心內(nèi)容是：圍巖穩(wěn)定顯然是巖體自身有承載自穩(wěn)能力：不穩(wěn)定圍巖喪失穩(wěn)定是有一個(gè)過程的，如果在這個(gè)過程中提供必要的幫助或限制，則圍巖仍然能夠進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。這種理論體系的代表性人物有拉布西維茲、米勒-菲切爾、芬納-塔羅勃和卡斯特奈等人.

由以上可以看出，前一種理論更注意結(jié)果和對(duì)結(jié)果的處理：而后一種理論則更注意過程和對(duì)過程的控制，即對(duì)圍巖自承能力的充分利用。由于有此區(qū)別，因而兩種理論體系在過程和方法上各自表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。新奧法是巖承理論在隧道工程實(shí)踐中的代表方法。

1．圍巖是受洞室開挖影響的那一部分巖（土）體，圍巖是三位一體的即：產(chǎn)生荷載、承載結(jié)構(gòu)、建筑材料。

2．隧道是修筑在應(yīng)力巖體中的，具有特殊的建筑環(huán)境，不能等同于地面建筑。

3．隧道結(jié)構(gòu)體系=圍巖 支護(hù)體系。2100433B

新奧法即新奧地利隧道365JT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(xué)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(yàn)和巖體力學(xué)的理論為基礎(chǔ)，將錨桿和噴射混凝土組合在一起作為主要支護(hù)手段的一種施工方法，經(jīng)過一些國家的許多實(shí)踐和理論研究，于60年代取得專利權(quán)并正式命名。之后這個(gè)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365JT技術(shù)標(biāo)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?？梢哉f在所有重點(diǎn)難點(diǎn)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 。2100433B

新奧法掘進(jìn)是一種隧道設(shè)計(jì)和施工的方法。根據(jù)奧地利土木學(xué)會(huì)地下空間專門委員會(huì)的定義:“新奧法是以在地下空間周圍巖(土)體中形成圓環(huán)狀承載結(jié)構(gòu)體為目的的施工方法”中國把這種方法稱為二次支護(hù)法或監(jiān)控施工法，簡稱新奧法 。

奧地利學(xué)者臘布希維茨教授于1956-1958年在委內(nèi)瑞拉首先應(yīng)用新奧法的基本原理，設(shè)計(jì)和修建了一條公路隧道。

1964年臘布希維茨將上述施工方法加以總結(jié)和公開發(fā)表。并命名為新奧地利隧道施工法。70年代新奧法成為歐洲隧道施工的主要方法。日本從1976年以來在鐵路隧道的開工中應(yīng)用了新奧法，80年代初中國在隧道、地鐵和礦山工程中推廣使用了新奧法。

新奧法的基本原理和要素與巖石力學(xué)中圍巖和支護(hù)相互作用原理相符、新奧法在設(shè)計(jì)理論上還不不成熟，1978年法國學(xué)者提出了“收斂約束(限止)法”，這是對(duì)新奧法支護(hù)設(shè)計(jì)方法的重要發(fā)展 。