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新奥法技术发展

作者:  来源:  发布:2016/8/24  浏览: + 放大字体 | - 减小字体

摘 要:新奥法(New Austrian Tunnelling method-NATM)是新奥地利隧洞施工法的简称,它是一种集设计、施工、监测于一体的科学的隧道施工方法。

基本原理

新奥法(New Austrian Tunnelling method-NATM)是新奥地利隧洞施工法的简称,它是一种集设计、施工、监测于一体的科学的隧道施工方法。

新奥法是在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下,采用毫秒爆破和光面爆破技术,进行全断面开挖施工,并以形成复合式内外两层衬砌来修建隧道的洞身,即以喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢支撑等为外层支护形式,称为初次柔性支护,系在洞身开挖之后必须立即进行的支护工作。因为蕴藏在山体中的地应力由于开挖成洞而产生再分配,隧道空间靠空洞效应而得以保持稳定,也就是说,承载地应力的主要是围岩体本身,而采用初次喷锚柔性支护的作用,是使围岩体自身的承载能力得到最大限度的发挥,第二次衬砌主要是起安全储备和装饰美化作用。

施工技术原则

1)隧道是由围岩及各种支护单元组成的组合结构,围岩具有一定的自撑能力;

2)应该使围岩保持与岩体强度相适应的三维应力状态,尽可能避免围岩产生有害的松动;

3)选择与岩体的特性及初始应力状态相适应的断面形状;

4)迅速及适时地进行支护,支护的刚度应该适宜,具有一定的柔性,以适应围岩的变形;为保证载荷传递,围岩与支护应密贴接触;

5)减少围岩扰动及超挖的开挖方法;

6)调整开挖顺序及开挖步骤、改变围岩的状态、自稳时间;

7)底拱封底全断面衬砌,确定合理的封底全断面衬砌的时间及距离;

8)对围岩及支护结构的应力及变形进行系统的量测,检查初步设计的合理性,选择支护结构设计,确定最佳的施工顺序及开挖方法。

新奥法的分类

按开挖隧道的横断面分部情形来分,开挖方法可分为全断面开挖法、台阶开挖法、分部开挖法等。

全断面开挖就是按照设计轮廓一次成型,然后修建衬砌的施工方法。其具有作业空间大、干扰小,工序少、便于管理,对围岩扰动少、减少人力等特点。

 

台阶法开挖是将设计断面分成上、下断面(或上、中、下断面)分次开挖的 成形的开挖方法,包括:长台阶法 、 短台阶法 、 超短台阶法。

分布开挖法包括环形开挖留核心土法(台阶分布开挖法)、但侧壁导坑法、双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁法、交叉中隔壁法。

历史发展

1)国外发展

1944年Rabcewjcz教授提出新奥法施工的概念,期初这种施工方法用喷射混凝土、金属网及钢架支撑用于阿尔卑斯地区工程的小型探洞中。1955~1955年,修建普鲁茨-伊姆斯特电站的有压输水隧道时,采用锚杆获得了成功。1956~1958年,在委内瑞拉设计了一条公路隧道,采用新奥法的所有基本原则开挖的第一条公路隧道。1958年,新奥法施工申请专利,申请专利以来, 在奥地利、德国、日本、中国、英国、美国、意大利、法国、瑞士、巴基斯坦、希腊、韩国等国家得到了应用。应用的隧道类型有: 水工隧洞、公路隧道、铁路隧道、地铁隧道以及几乎所有其它的地下工程。新奥法开始在岩质较好的地层中应用, 后来随着经验的不断丰富, 较差地层中也开始应用新奥法并获得成功。20世纪60年代中期,MULLER把新奥法应用于法兰克福、慕尼黑等城市地铁软岩(土)隧道,其地层大都为泥灰岩、黏土、粉砂、砂砾石,隧道直径一般为8~13m。20世纪80年代间,新奥法施工技术发展的重要里程碑是奥地利6.4公里长的陶恩隧道、巴基斯坦塔贝拉水坝的地下工程及德国的多建筑地区等。起初用于自承能力较强的岩石隧洞,后来在软弱围岩中也得到了大量应用。近年来,在松散软弱的砂土质地层中采用新奥法技术修筑隧道也获得成功。应用工程的埋深从深达1000多米的山岭隧道到仅有几米的城市浅埋隧道。目前,新奥法原理已经成为世界各国隧道及地下工程中普遍遵循的原理。

2)国内发展

早在20世纪60年代,新奥法的思想即被引入我国,70年代末至80年代初得到迅速发展。例如:大秦线军都山隧道的黄土浅埋段和洞内泥石流、大瑶山隧道9号断层、京九线歧岭隧道、宝中线大寨岭隧道、大瑶山隧道、米花岭隧道、二滩电站的导流洞最大断面达600平米以上、太平驿电站直径28.6米的调压井、南昆线家竹菁隧道、北京地铁复兴门折返线、西单地铁车站、国家计委停车场等。

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