水库除险加固工程隧洞新奥法施工监理探究

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摘要：随着经济社会的进步，隧洞施工技术得到了前所未有的发展，新奥法施工技术已逐步被大众认可，因此在隧洞施工中被广泛的应用，它既能保证施工工期，也能保证了施工的安全和质量。本文以水库除险加固工程隧洞新奥法施工为例，研究了新奥法在隧洞施工中的基本原理，再探讨在各施工要点需要注意的事项。

关键词：隧洞；新奥法；除险加固工程

中图分类号： K826.16文献标识码：A 文章编号：

1.工程概况

封开县利水水库除险加固工程位于贺江支流利水河的上游，距县城江口镇84km，离南丰镇8km，是一座以灌溉为主，结合防洪、发电、供水、养殖等综合利用的中型水利工程。流域控制集雨面积24k㎡，总库容1057万立方米，灌溉面积1.02万亩。工程等别Ⅲ等，永久性主要建筑级别为3级，次要建筑物级别为4级。

本工程输水隧洞为圆形隧洞，全长96m，直径2.0m，采用钢筋混凝土衬砌，厚度0.35m。

2.新奥法的基本原理

（1）隧洞结构的主要承载是围岩。

（2）在隧洞围岩支护过程中，一方面允许围岩有一定位置移动，进而产生受力区；另一方面，为避免围岩变形过大而产生严重松弛卸载，必须限制围岩位移的程度。

（3）为使围岩在开挖卸载后不失去原有的强度，开挖后需对围岩进行加固。

（4）初次支护主要作用是避免围岩严重松弛和卸载，需要围岩的承受自身重量，不是用来承担隧洞围岩所失去的承载力。

（5）应适时的建造初次支护，在挖开围岩后间隔一定时间，使围岩发生形变进而形成承力保护区，起到较好的支撑性能。

（6）围岩自我稳定时间，一方面在建造过程中量测隧洞周边的位移来评定；另一方面依靠对围岩地质条件的初步调查。

（7）通常可视其整体的结构效应为薄壳，是因为喷射混泥土本身的强度高和轻度变形的特点决定了它的可塑性和收缩的能力。

（8）在没有被腐蚀破坏的情况下，就可把初次支护看作承重结构的一部分。

3.隧洞施工要点

3.1针对软质岩的地质特点，采用“新奥法”施工

采用现场监控量测信息指导施工，通过对隧洞施工中量测数据和对开挖面的地质观测进行预测、预报和反馈，并根据已建立的量测为基准，对隧洞施工方法、断面开挖步骤及顺序、初期支护的参数进行合理调整。洞室开挖后，应使围岩自身承担主要的支护作用，而衬砌只是对围岩进行加固，使成为一个整体而共同发生作用。因此，须最大限度地保持围岩的固有强度，以发挥围岩的自承能力。如及时喷混凝土封闭岩壁，就能有效地防止围岩松弛，而不使其强度大幅度降低，同时也不存在因顶替支撑而使围岩变形松弛。

总之应使围岩经常处于三轴应力约束状态，最为理想。预计围岩有较大变形和松弛时，应对开挖面施作保护层，而且应在恰当的时候敷设，过早或过迟均不利。其刚度不能太大或太小，又必须是能与围岩密贴，而要做成薄层柔性，允许有一定变形，以使围岩释放应力时起卸载作用，尽量不使其有弯矩破坏的可能。这种支护和传统的支护不同，不是因受弯矩而是受压剪作用破坏的。由于混凝土的抗压和抗剪强度比抗拉和抗弯强度大得多，从而具有更高的承载能力。一次支护的位移收敛后，可在其光滑的表面上敷设高质量的防水层，并修筑为提高安全度的二次支护。前后两次支护与围岩之间都只有径向力作用。

隧洞施工的关键是确定围岩类别，而围岩类别确定的关键是监控量测。

3.2在Ⅳ、Ⅴ类围岩段采用人工分部开挖

采用人工分部开挖可减小对围岩的扰动，能有效控制超欠挖。超前小导管注浆预加固地层、超前支护及早控制地下水，可以大量减少拱部围岩的掉块，保证了施工安全、质量和进度。

3.3隧洞施工过程需要注意两点

（1）初期支护要及时，大量工程实践证明在缓倾角岩层中，喷锚支护效果良好，如果不及时打上锚杆并喷射混凝土，随后的施工震动容易将松动的岩石震下，造成洞顶坍塌，对于Ⅳ、Ⅴ类围岩，岩体变形时间效应较短，若不把握初期支护的良好时机，待岩体发生明显松动再去支护，就将失去利用围岩自身承载能力的机会。

（2）初期支护要紧贴围岩，支护设施与围岩形成整体才能调动围岩自身承载能力共同控制围岩变形，如果初期支护与围岩贴合不紧，特别是拱顶形成空腔，提供了拱顶围岩变形的空间条件，随时间的流失，围岩变形向纵深发展，使松动破坏区扩大，最终由初期支护单独承担荷载，极易造成支护失稳、洞顶坍塌的严重后果。

3.4围岩的时间还受开挖和衬砌等施工方法的影响

考虑掘进循环周期、衬砌中仰拱的闭合时间、拱部导坑的长度以及衬砌强度等变化因素，把围岩和支护作为一个整体来谋求稳定。从应力重分布角度去考虑，全断面一次开挖是最有利的；分部开挖会使应力反复分布而造成围岩受损。

3.5爆破开挖、锚喷支护注意事项

炮眼排列形式可分为单排和多排两种，对于多排眼应交错布置。单位耗药量应参照深孔单位耗药量，但浅眼台阶爆破可参照此数值或稍高一些来选取。浅孔台阶爆破法的爆破有害效应较小，技术上和施工上较灵活，可根据经验或现场实际情况灵活运用，如有多排起爆，药量较大，应采用多排微差起爆，来改善爆破效果和减少爆破的地震效应。

孔深设计为50cm，装药长度在20-30cm，药包中心偏离中心线约5-8cm，有关爆破参数严格按设计进行施工，用红漆标记孔位，在钻杆上标记钻孔深度，使孔深严格控制在50cm，爆破前逐孔验收，超深部位用黄粘土回填至50cm以内。严格按设计装药，避免单孔装药量过大。严格按设计选取非电雷管，避免齐爆药量过大。保证堵塞质量，要前松后紧，到位即可，不必夯实。严格按设计要求进行防护，保证防护质量。

采用JMZ-150锚杆钻机进行钻孔，孔径50mm；根据设计图纸确定钻孔深度一般为3m或者3.5m，钻孔方向按照设计布置。如遇岩石过于坚硬须采取加水的方式钻孔，钻孔时必须随机钻速度钻进，不能强加压力冲钻，以免影响洞室岩石的稳定。孔径50mm；根据设计图纸确定钻孔深度一般为3m或者3.5m，钻孔方向按照设计布置。

4.保证隧洞的质量和安全的建议

（1）严格履行报验手续，承建单位应按SDJ212-83《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》关于“通风与防尘”的规定及控制标准，做好劳动和安全保护工作，确保良好、文明的作业环境。

（2）施工过程中，承建单位应按照报经批准的施工方案和施工技术规范按章作业、文明施工。同时加强质量和技术管理，做好原始资料的记录、整理和施工总结工作。当发现作业效果不符合设计或技术规范要求时，应及时调整或修订施工方案，并报监理单位批准。

（3）施工过程中，承建单位要随施工进展做好施工测量和校测工作。开挖过程中，应严格控制隧洞方向、中心线和高程。每次爆破后，均应进行断面规格检查，发现不符合设计要求应及时处理。

5.总结语

当前的隧洞施工技术中，容易看出新奥法给传统的隧洞施工方法、施工技术甚至隧洞设计理念带来了重大冲击。然而在过程施工中也不乏失败的案例，我国推行新奥法的情况仍然不尽如人意。相关工程人员在施工过程中应该做好施工管理和质量控制等监理工作，熟练理解应用新奥法施工技术，才能更好地为我国的水库隧洞工程项目服务。

参考文献：

[1]何满潮,软岩工程力学[M],北京:科学出版社,2002(10).

[2]李秋成，锚杆支护技术及工艺新探索[J],矿井技术,2007(05).

[3]王平,软岩锚喷支护中几个问题的浅析[J],能源技术与管理,2006(01).