摘要 以探討高速公路隧道施工為研究目的，文章結(jié)合達州繞城高速公路曾家溝隧道工程案例，研究了新奧法在高速公路隧道工程中的應(yīng)用效果。研究結(jié)果顯示，通過超前小導(dǎo)管超前支護，針對Ⅴ級圍巖和Ⅳ級圍巖分別開展環(huán)形開挖預(yù)留核心土法、臺階法施工以及全斷面開挖，并配合及時支護與襯砌，使該隧道施工子項目順利通過驗收標(biāo)準(zhǔn)。由此可見，Ⅴ級、Ⅳ級圍巖隧道工程的地質(zhì)情況較差，通過新奧法可取得理想的施工效果。

關(guān)鍵詞 新奧法；高速公路；隧道施工；隧洞開挖；質(zhì)量控制

中圖分類號 U455.4 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）13-0076-03

0 引言

隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，隧道工程在國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。在隧道施工中，新奧法作為一種先進的施工方法，逐漸受到廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。新奧法注重利用圍巖的自承載能力和采用適當(dāng)?shù)闹ёo措施，結(jié)合圍巖情況制定適宜的開挖方案，以提高隧道施工的安全性、穩(wěn)定性和效率[1]。下面就結(jié)合工程實例重點探討新奧法在高速公路隧道施工中的應(yīng)用。

1 新奧法的實施原則與技術(shù)特點

1.1 新奧法的實施原則

新奧法主要實施原則包括以下幾點：

（1）少擾動原則。在隧道開挖過程中，新奧法強調(diào)盡可能減少對原有圍巖結(jié)構(gòu)的破壞和應(yīng)力狀態(tài)的改變，通過精確爆破技術(shù)（如光面爆破）、精細(xì)開挖工藝及合理的開挖斷面分塊實現(xiàn)最小化擾動。

（2）早支護原則。倡導(dǎo)“即挖即支”或“快速封閉”的理念，一旦完成開挖，立即進行臨時支護，以噴錨支護為主，迅速形成初步的承載結(jié)構(gòu)，限制圍巖變形并防止出現(xiàn)過大的松弛區(qū)[2]。

（3）勤量測原則。新奧法高度重視施工過程中的現(xiàn)場監(jiān)控測量工作，通過安裝先進的監(jiān)測儀器，持續(xù)、系統(tǒng)地收集圍巖變形、應(yīng)力變化等數(shù)據(jù)，實時反饋圍巖受力狀態(tài)及其動態(tài)演化過程。

（4）緊封閉原則。采用柔性而連續(xù)的噴射混凝土或其他材料對圍巖表面進行嚴(yán)密封閉，目的是形成一個相對封閉且能夠適應(yīng)圍巖微小變形的整體支護結(jié)構(gòu)。

（5）動態(tài)設(shè)計原則。新奧法的核心特征之一是將施工過程視為一個動態(tài)的設(shè)計過程，在施工中不斷根據(jù)實測數(shù)據(jù)修正設(shè)計參數(shù)，實現(xiàn)從開挖、支護到襯砌等全過程的動態(tài)優(yōu)化管理。

1.2 傳統(tǒng)施工方法的問題與不足

傳統(tǒng)施工方法的問題與不足表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）技術(shù)手段落后。傳統(tǒng)施工方法往往依賴于較為落后的技術(shù)手段，缺乏先進的施工技術(shù)和設(shè)備的支持。

（2）施工監(jiān)控不足。傳統(tǒng)施工方法缺乏有效的監(jiān)控手段和設(shè)備，無法實時監(jiān)測和反饋施工過程中的各種參數(shù)和數(shù)據(jù)，難以對施工過程進行及時調(diào)整和控制。

（3）對環(huán)境影響較大。傳統(tǒng)施工方法往往對環(huán)境產(chǎn)生較大的影響，例如噪聲、粉塵、廢水的排放等。

（4）安全風(fēng)險較高。由于技術(shù)手段的限制和管理水平的不足，傳統(tǒng)施工方法的安全風(fēng)險相對較高，可能存在各種安全隱患[3]。

（5）工期難以保證。傳統(tǒng)施工方法由于技術(shù)手段落后、監(jiān)控不足等原因，施工過程中可能出現(xiàn)各種意外情況，導(dǎo)致工期延誤。

2 新奧法在高速公路隧道施工中的應(yīng)用分析

2.1 新奧法在隧道施工中的應(yīng)用范圍

新奧法主要應(yīng)用范圍體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）軟弱圍巖隧道。對于軟弱圍巖隧道，新奧法通過采用適當(dāng)?shù)闹ёo措施和施工方法，能夠有效地控制圍巖變形，提高隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

（2）破碎圍巖隧道。在破碎圍巖隧道中，新奧法可以利用圍巖的自承載能力，采取及時的支護措施，降低破壞圍巖的風(fēng)險，提高施工的安全性。

（3）大跨度隧道。對于大跨度隧道，新奧法可以通過合理的施工設(shè)計和支護方式，確保隧道施工的穩(wěn)定性和安全性，降低施工難度和風(fēng)險。

（4）地下水豐富的隧道。在地下水豐富的隧道中，新奧法可以采取有效的排水和止水措施，減小地下水對施工的影響，保證施工順利進行。

（5）復(fù)雜地質(zhì)條件隧道。對于穿越復(fù)雜地質(zhì)條件的隧道，新奧法可以根據(jù)地質(zhì)勘察資料，選擇合適的施工方法和參數(shù)，降低施工難度和風(fēng)險。

2.2 新奧法在隧道施工中的應(yīng)用分析

2.2.1 項目概況

達州繞城高速公路西段工程路線全長38.273 km，其中主線長32.008 km，西外支線長6.265 km。其中，曾家溝隧道位于主線，主線采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計速度為100 km/h，路基寬26.0 m；隧道凈空（高×寬）5 m×10.75 m，隧道左線ZK2+172～ZK3+282的長度為1 139 m，右線K2+161～K3+268（含長鏈0.448 m）的長度為1 107.448 m。

2.2.2 隧道施工工藝流程

結(jié)合該項目施工特點，制定的施工工藝流程圖如圖1所示：

2.2.3 洞口段施工方案

隧道洞口段工程包括洞口防排水、洞口土石方、邊仰坡及成洞面、明洞、洞門施工等。結(jié)合隧道洞口地形、地貌、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，并考慮施工開挖邊坡的穩(wěn)定性，本著“早進晚出、少開挖”的原則，洞口與明洞工程采用明挖法進行施工。洞口段采用大管棚超前支護的施工方案進洞，主要施工順序：洞外截水溝—邊仰坡刷坡并支護（自上而下逐級支護）—開挖上半臺階預(yù)留核心土施作套拱—施作超前支護—開挖套拱下半臺階—施作明作段襯砌或洞門墻—開挖暗洞[4]。

隧道進出口工作面均是先行左洞的進洞施工，只開挖左洞邊仰坡。在開挖的過程中，應(yīng)及時做好邊仰坡防護，做到開挖和防護的同時進行，邊仰坡臨時及永久防護均采用注漿小導(dǎo)管、掛鋼筋網(wǎng)、砂漿錨桿、噴混凝土防護。

進洞口邊仰坡施工完畢后即施工左洞長管棚工程，管棚施工完成后采用Ⅴ級圍巖預(yù)留核心土方式開挖進洞。

2.2.4 正洞施工方案

（1）超前支護。曾家溝隧道超前支護采用C形單層

￠42超前小導(dǎo)管。雙層超前小導(dǎo)管采用外徑42 mm、壁厚4 mm、長450 cm的熱軋無縫鋼管，鋼管前端呈尖錐狀；管壁四周鉆注漿孔，孔徑為8 mm，孔間距20 cm，呈梅花形布置，尾部50 cm不鉆注漿孔作為止?jié){段。鋼管與襯砌中線平行，外插角5 °～12 °，拱部布置，環(huán)向間距40 cm；水平搭接長度不小于1 m，端部焊接在鋼架上。

（2）隧道開挖。曾家溝隧道主洞洞身開挖方法。Ⅴ級圍巖主洞洞口段及軟巖破碎段采用三臺階法施工;Ⅳ、Ⅴ級圍巖一般地段采用臺階法施工，車行、人行橫通道Ⅳ 級圍巖采用全斷面法開挖（加寬車道開挖采用三臺階法）。

施工原則：所有開挖施工必須在超前支護的保護下進行；臺階高度不得大于全斷面高度的一半，掌子面穩(wěn)定性較差時，應(yīng)保留核心土，開挖作業(yè)由上至下，而襯砌施工則由下而上[5]。

主要施工順序：上臺階開挖—上臺階拱墻支護—下臺階左側(cè)開挖—下臺階左側(cè)邊墻支護—下臺階右側(cè)開挖—下臺階右側(cè)邊墻支護—下臺階邊墻初期支護—仰拱開挖—仰拱施作仰拱襯砌—仰拱回填—拱墻二次襯砌整體澆筑。

①全斷面開挖：依據(jù)新奧法原理采用全斷面法，對曾家溝隧道人行及車行橫洞進行開挖。開挖時，每次循環(huán)開挖進尺控制在3.0 m左右，并根據(jù)實際情況確定進尺量。

②兩臺階法：曾家溝隧道Ⅴ級圍巖一般地段、Ⅳ級圍巖采用臺階法施工。上臺階開挖采用YT-28鑿巖機鉆眼、塑料導(dǎo)爆管非電起爆系統(tǒng)毫秒微差有序起爆、光面爆破施工，并由挖掘機扒碴。下臺階采用YT-28鑿巖機鉆眼、光面爆破施工、裝載機裝碴，并用自卸汽車運碴。隧道開挖后及時施作初期支護，仰拱施工緊跟。

工藝流程：上臺階開挖—上臺階初期支護—左下臺階開挖—左下臺階初期支護—右下臺階開挖—右下臺階初期支護—仰拱開挖（如有）—仰拱二次初襯—仰拱回填（如有）—拱墻二次襯砌。

③環(huán)形開挖預(yù)留核心土法：曾家溝隧道Ⅴ級圍巖主洞洞口段及軟巖破碎段采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法開挖施工。

工藝流程：上臺階環(huán)形開挖—上臺階初期支護—上臺階核心土開挖—左下臺階開挖—左下臺階初期支護—右下臺階開挖—右下臺階初期支護—仰拱開挖—仰拱二次初襯—仰拱回填（如有）—拱墻二次襯砌。

（3）初期支護。隧道初期支護包括徑向系統(tǒng)錨桿、工字鋼架、格柵鋼架、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土，依據(jù)地質(zhì)情況分別設(shè)置。初期支護緊跟開挖面及時施作，以減少圍巖暴露時間，抑制圍巖變位，防止圍巖在短期內(nèi)松弛。

（4）二次襯砌模筑混凝土施工。施工順序：洞底水泥砂漿找平層—（含矮邊墻）防水層鋪設(shè)—仰拱（含矮邊墻）鋼筋制作安裝—縱、橫縫止水帶、止水條預(yù)埋—仰拱拱圈混凝土—仰拱回填片石混凝土（預(yù)埋橫向排水管）澆筑—矮邊墻混凝土澆筑（預(yù)埋縱、橫向透排水管）—縱、橫縫止水帶、止水條預(yù)埋—縱、橫環(huán)向透排水氣管預(yù)埋—拱墻防水層鋪掛—拱墻鋼筋制安—環(huán)縫止水帶、止水條預(yù)埋—拱墻二次模筑混凝土襯砌（管線預(yù)埋、孔洞預(yù)留）—縫兩側(cè)混凝土表面50 cm范圍刷涂水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料。

（5）附屬洞室施工。

①附屬洞室開挖。洞內(nèi)附屬洞室在相應(yīng)部位左右兩線正洞均已開挖完成，且不影響隧道正洞施工的前提下開挖。開挖采用鉆爆法施工、人工鉆孔，全斷面開挖、光面爆破，裝載機裝渣。由于附屬洞室寬度及高度較小，洞渣采用裝載機抬入主洞位置進行裝車，并由自卸車運至指定渣場。

②洞內(nèi)附屬洞室襯砌。附屬洞室混凝土襯砌采用“先底板、后邊頂拱”分兩序組織施工。底板以9～12 m分段，與邊頂拱分段保持一致，底板澆筑完成后再進行邊頂拱襯砌。邊頂拱澆筑采用人工立模，采用組合模板配合定型鋼拱架施工、滿堂架支撐。

3 新奧法在應(yīng)用中的問題與對策

3.1 新奧法應(yīng)用中存在的問題

新奧法應(yīng)用中存在的問題主要包括以下幾個方面：

（1）技術(shù)實施難度。新奧法對技術(shù)要求較高，需要施工人員具備相應(yīng)的專業(yè)知識和技能。在實施過程中，可能面臨技術(shù)實施難度較大的問題，如對圍巖的判斷、支護方式的選擇等。

（2）施工監(jiān)控難度。新奧法要求進行實時監(jiān)控和反饋，對施工監(jiān)控的精度和可靠性要求較高。在實際應(yīng)用中，可能存在施工監(jiān)控難度較大的問題，如數(shù)據(jù)采集、處理和分析等。

（3）施工組織與管理挑戰(zhàn)。新奧法要求施工組織與管理具有一定的靈活性和適應(yīng)性。在實際應(yīng)用中，可能面臨施工組織與管理的挑戰(zhàn)，如資源調(diào)配、工期安排等。

（4）成本投入與經(jīng)濟效益問題。新奧法雖然能夠提高隧道施工的安全性和穩(wěn)定性，但同時也需要投入更多的成本。在實際應(yīng)用中，可能面臨成本投入與經(jīng)濟效益之間的權(quán)衡問題。

（5）環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)。新奧法雖然注重環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展，但在實際應(yīng)用中可能面臨一系列挑戰(zhàn)，如對環(huán)境的影響、資源消耗等。

3.2 提高新奧法應(yīng)用效果的對策與建議

為了充分發(fā)揮新奧法在隧道施工中的優(yōu)勢，提高其應(yīng)用效果，提出以下對策與建議：

（1）加強地質(zhì)勘察與圍巖分類。在施工前，應(yīng)進行詳細(xì)的地質(zhì)勘察，了解隧道圍巖的分布、性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，進行準(zhǔn)確的圍巖分類，這有助于為制定合理的施工方案和支護設(shè)計提供依據(jù)。

（2）優(yōu)化施工方案與參數(shù)。根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果和圍巖分類，優(yōu)化施工方案和參數(shù)，包括開挖方式、支護時機、支護結(jié)構(gòu)形式等。通過精細(xì)化的設(shè)計和計算，確保施工方案的科學(xué)性和可行性。

（3）強化實時監(jiān)控與反饋機制。采用先進的實時監(jiān)控技術(shù)，對圍巖和支護結(jié)構(gòu)的變形、應(yīng)力等進行實時監(jiān)測。建立有效的反饋機制，及時分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，調(diào)整施工參數(shù)和優(yōu)化支護設(shè)計，確保施工安全和質(zhì)量。

（4）加強施工人員培訓(xùn)與技能提升。定期開展新奧法相關(guān)知識和技能的培訓(xùn)，提高施工人員的專業(yè)素質(zhì)。加強技術(shù)交流和經(jīng)驗分享，促進施工人員之間的合作與協(xié)同工作。

（5）推進技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)。鼓勵隧道施工領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)，加大對新工藝、新材料、新設(shè)備的投入。通過與科研機構(gòu)和高校開展合作，推動隧道施工技術(shù)的進步和發(fā)展。

4 結(jié)語

新奧法在隧道施工中展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢和應(yīng)用前景。通過加強地質(zhì)勘察、優(yōu)化施工方案、實時監(jiān)控等技術(shù)措施的落實，并開展提高施工人員素質(zhì)和推進技術(shù)創(chuàng)新等方面的工作，可以進一步解決新奧法應(yīng)用中存在的問題和挑戰(zhàn)。同時，建立完善的評估體系、加強交流與合作、促進資源共享和信息交流等措施也有助于提高新奧法的應(yīng)用效果。未來，隨著隧道施工技術(shù)的不斷進步和創(chuàng)新，新奧法有望在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用和推廣。因此，應(yīng)繼續(xù)關(guān)注和研究新奧法的應(yīng)用與發(fā)展，能為推動隧道施工技術(shù)的進步作出更大貢獻。

參考文獻

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收稿日期：2024-02-05

作者簡介：康昭建（1987—），男，大專，從事施工現(xiàn)場安全管理工作。