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摘要:近年来社会的发展对公路工程有了更多的需求,与此同时公路隧道工程的建设规模也越来越大,基于此,本文研究新奥法施工基本原理,并进一步探析新奥法施工技术在公路隧道工程中的应用,从固定支护、监控测试系统、光面爆破、洞身开挖四方面入手进行总结,希望能为关注此话题的研究者提供参考意见。
关键词:新奥法施工;固定支护;监控测试系统
引言
“新奥地利隧道修建方法”简称为“新奥法”,产生于地下建筑物建设的实践活动中。新奥法的形成经历了很多坎坷,是研究者总结失败的经验教训、汲取其中成功之处的成果。该施工方法利用了围岩本身的承载能力,采用的支护措施是把锚杆和喷射混凝土的手段结合起来,通过实时监测有效控制围岩变形。
一、新奥法施工基本原理探究
在公路隧道工程中,围岩起到主要的承载作用,开挖隧道之后,应做好围岩的加固工作,防止围岩在开挖之后失去了原有的强度。在为隧道围岩设置支护装置的过程中,应当尽量减少围岩卸载的位移大小。能有效限制,防止围岩出现较大的变形情况,避免发生疏松卸载的不良情况。第施工期间允许围岩发生变形,进而形成受力环区,此外还要实现对围岩位移程度一次设置支护的目的并不是承担隧道围岩所失去的承载力,而仅仅是为了能够保持围岩良好的自承状态。展开初次支护建造活动要选择合适的时间,适当延迟一定时间,能保证围岩在开挖后良好变形,并形成有一定承载能力的保护区,从而达到较好的支护效果。对围岩的自稳时间进行评定,不仅要调查围岩的地质条件,还要在建造的过程中测量隧道洞围的位移变形情况。喷射混凝土能与围岩紧密的贴合,而且受力也比较快,能较好填平凹凸面。防止围岩出现应力重分布的不良情况,经常会在初次支护中应用喷射混凝土的方式。在某些情况下,还需要搭配锚杆、钢筋网和钢拱架设置。考虑到钢筋混凝土自身强度较高,而且是可变形的,可以将其结构效应视为薄壳。可塑性较强,收缩性也比较好[1]。
二、新奥法施工技术在公路隧道工程中的应用
(一)固定支护防止围岩发生形变
开挖作业工作面,同时会发生变化的是隧道围岩的承载力程度和结构应力分布。需要对其进行固定支护,以保证将承载撤掉之后,支撑的强度不会消失。将新奥法施工技术运用其中,围岩发生轻微的形变和位移是允许的,在此基础上保证曲面能形成拱模。在这个过程中,要控制好围岩发生位移的速度,速度过快容易出现围岩结构松弛的问题。运用新奥法对围岩结构设置具有保护作用的支护设置。先采用锚喷完成初期的支护操作,之后再使用模铸水泥混凝土完成多层复合的衬砌操作。在组建支护架构时,要使用锚杆和水泥混凝土,融合高压水和水泥掺合料,此时要用到水泥喷射机,将混合物喷射到岩层表面。假如完成操作之后,围岩层状况较好,就可以将该过程作为主导的围岩支护形式。而假如围岩没有达到较好的状况,锚杆就在围岩支护中起主导作用。开展第二次的衬砌支护,需要对隧道附近的条件进行整体评估,除此之外,还要考虑到围岩前期的支护情况和围岩发生的形变。
在新奥法中,支护的类型是薄壳形、较为柔软的构件,起到降低形变的作用,同时还能有效抑制挠曲折断和开裂的不良情况。将保护性支护设置在隧道围岩上,需密切关注隧道岩石的软硬性,将此作为选择支护方式的依据。比如某施工场地的地层类型为软岩,对施工形变的抑制作用比较差,此时需要考虑到采用柔性支护可能发生的意外隐患,此时就不应选择新奥法施工模式。从实际情况来看,软岩地层与下部隧道距离不大,对二次分布的应力负载承载能力不强,再加上上部土层压力比较大,对施工形变的抑制作用不够明显,所以说新奥法在硬岩隧道施工中比较适用。
(二)设置监控测试系统
在新奥法施工活动中,核心内容是监控测量,对围岩的稳定程度起到实时监控的作用,反映支护结构的受力和变形的情况,以动态力学的形式来呈现。监控测量能辅助施工人员掌握最佳的测量时间,是检测设计方案和施工方案是否合理安全的一种关键手段。进行隧道开挖的同时,需要对稳定程度较差的围岩做好支护设置,对于稳定程度较好的围岩,适时支护即可。防止出现局部岩石脱落的问题,喷射混凝土的工作需要在围岩坍塌之前进行,在此期间需及时对混凝土喷层实施变形监测。施工监测、力学计算和施工经验在新奥法施工中起关键作用。另外勘探、设计和施工这三个环节呈现出反复交叉的特点,同时也自成一体[2]。展开预设计需以地质调查基础为依据,并结合以往施工所总结的经验的技巧,初步确定较为合理的设计参数。做好监控测试系统的安装工作,获得围岩稳定性相关参数,从现场围岩开挖和支护过程中挖掘,同时也能获得与支护设施有关的状态信息。研究所得到的信息,用来描述围岩的稳定性,描述支护设置所起到的作用。为施工决策的制定提供参考,充分发挥监控测试系统的价值,用于调整开挖方案,形成新的施工计划。
(三)选用光面爆破的施工方法
开挖公路隧道有很多方法,可使用挖掘机开挖,也可以采用矿山法和盾构法。不管使用哪一种开挖方法都会用到爆破手段。就光面爆破而言,与岩石抗劈能力低的特点相符合。在实际应用时应适当缩小周边的眼距,实现对周边眼方向的严谨掌控,确保起爆顺序是正确的,防止对边眼其他的围岩造成损坏,保证能够达到预计的爆破效果。采用光面爆破的手段,能有效控制超欠挖,将出渣量控制在一定范围内。不浪费衬砌混凝土,将施工成本控制预定范围内,同时也确保施工能够在规定的时间内完成。采用新奥法光面爆破的施工方法,对周围岩石造成的扰动是有限的,能形成较为光滑规整的开挖轮廓线,使围岩自身的承载功能得到充分发挥,对围岩起到比较好的保护作用。假如隧道周边的轮廓线不够平整规则,岩面呈现凹凸不平的状态,就会加大混凝土喷射作业的难度,回弹量也会加大,无法保证喷层的厚度和效果。隧道周边轮廓不规整,架设格栅拱和钢拱这一类的支护设施就很难完成,即便勉强完成架设,也只能在几个点上与围岩有接触,导致架拱和岩面之间存在空隙,此时想要用混凝土将背后的空隙填充好难度较大。
(四)优化洞身开挖施工效果
就公路隧道施工而言,洞身开挖是其中的重点施工内容,在实际施工应按照实际的支护需求进行,进而实现对隧道的有效支护。选用合适的机械设备协助开挖,及时把开挖出的碎石土运出开挖现场,保证隧道作业面能始终保持干净整洁的状态,为隧道开挖达到较好的质量水平提供保障,能够达到洞身开挖的标准要求。提升隧道壁的强度,需提升隧道壁的支撑效果[3]。比如某项工程于五月中旬进行洞身开挖施工,在施工前准备好洞口所需材料,并按时安排进场,各项工作平稳有序展开。该段公路在建成之后会打通当地的旅游通道,助力当地山区旅游项目的开发和进步。将新奥法运用在洞身开挖中,发挥了围岩整体自身所具备的承载能力,遵循科学规范的施工步骤和顺序,以保证施工活动能够安全有序开展。实现对施工力量和经济因素的有效控制,采用合理的施工方法。施工人员务必佩戴好安全帽,以确保自身的人身安全。
总结
综上所述,新奥法施工技术应用于公路隧道工程中,需采用固定支护形式降低围岩发生形变的可能性,设置监控测试系统,为科学施工提供保障。选用光面爆破的施工方法,并优化洞身开挖的施工效果。提升公路工程的建设质量,为车辆的安全行驶保驾护航,提升地域内沟通交往的频率。
参考文献:
[1]杨应祥.公路隧道新奥法施工全过程风险管理研究[J].中国建材,2020(01):118-120.
[2]安静.浅析新奥法在隧道开挖中的应用[J].四川水泥,2019(12):124.
[3]肖世江.新奥法施工技术在城市排污隧道工程中的应用研究[J].城市建筑,2019,16(32):132-134+140.