NATM概述

新奧法的英文簡(jiǎn)稱，及new austrian tunnelling method。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(guò)一些國(guó)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(guó)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(guó),七十年代末八十年代初得到迅速發(fā)展?？梢哉f(shuō)在所有重點(diǎn)難點(diǎn)的地下工程中都離不開(kāi)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。

新奧法施工采用噴錨支護(hù)為主要手段，可以最大限度地緊跟開(kāi)挖作業(yè)面施工，因此可以利用開(kāi)挖施工面的時(shí)空效應(yīng)，以限制支護(hù)前的變形發(fā)展，阻止圍巖進(jìn)入松動(dòng)的狀態(tài)，在必要的情況下可以進(jìn)行超前支護(hù)，加之噴射混凝土的早強(qiáng)和全面粘結(jié)性因而保證了支護(hù)的及時(shí)性和有效性。

1934年，新奧法主要?jiǎng)?chuàng)始人 L.V. 拉布采維茨在就試圖將噴漿方法用于地下工程。

他在1942～1945年建造的洛伊布爾隧道中采用了雙層薄襯砌，即先噴一層混凝土，待變形收斂后再噴一層。

1944年，他發(fā)表了有關(guān)噴混凝土的論文，并指出了圍巖動(dòng)態(tài)隨時(shí)間變化的重要性。

1948年，又指出了量測(cè)工作的重要性。又公布了新噴敷方法。

1948～1953年噴混凝土在奧地利首次用于卡普倫水力發(fā)電站的默爾隧洞。

最早在歐洲推廣使用錨桿的是1951～1953年建造的伊澤爾-阿爾克電站的有壓輸水隧洞。

1953～1955年修建普魯茨-伊姆斯特電站的有壓輸水隧洞時(shí)，按照拉布采維茨的建議，充分采用錨桿而獲得成功。

1957～1965年是著手發(fā)展新奧法的時(shí)期。拉布采維茨于1963年將這一方法正式命名為新奧地利隧道施工法。

1964～1969年又提出了在巖石壓力下隧道穩(wěn)定性的理論分析，強(qiáng)調(diào)采用薄層支護(hù)，并及時(shí)修筑仰拱以閉合襯砌的重要性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，襯砌應(yīng)按剪切破壞進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

奧地利的馬森貝格道路隧道由于地質(zhì)不良，用比國(guó)法失敗后，改用新奧法使閉合隧道襯砌環(huán)的經(jīng)驗(yàn)取得成功，并在1971年及1974年分別用于地壓很大的陶恩隧道和阿爾貝格隧道。

NATM及時(shí)性

新奧法施工采用噴錨支護(hù)為主要手段，可以最大限度地緊跟開(kāi)挖作業(yè)面施工，因此可以利用開(kāi)挖施工面的時(shí)空效應(yīng)，以限制支護(hù)前的變形發(fā)展，阻止圍巖進(jìn)入松動(dòng)的狀態(tài)，在必要的情況下可以進(jìn)行超前支護(hù)，加之噴射混凝土的早強(qiáng)和全面粘結(jié)性因而保證了支護(hù)的及時(shí)性和有效性。??

在巷道爆破后立即施工以噴射混凝土支護(hù)能有效地制止巖層變形的發(fā)展，并控制應(yīng)力降低區(qū)的伸展而減輕支護(hù)的承載，增強(qiáng)了巖層的穩(wěn)定性。????

NATM封閉性

由于噴錨支護(hù)能及時(shí)施工，而且是全面密粘的支護(hù)，因此能及時(shí)有效地防止因水和風(fēng)化作用造成圍巖的破壞和剝落，制止膨脹巖體的潮解和膨脹，保護(hù)原有巖體強(qiáng)度。??

巷道開(kāi)挖后，圍巖由于爆破作用產(chǎn)生新的裂縫，加上原有地質(zhì)構(gòu)造上的裂縫，隨時(shí)都有可能產(chǎn)生變形或塌落。當(dāng)噴射混凝土支護(hù)以較高的速度射向巖面，很好的充填圍巖的裂隙，節(jié)理和凹穴，大大提高了圍巖的強(qiáng)度。（提高圍巖的粘聚力C和內(nèi)摩擦角）。同時(shí)噴錨支護(hù)起到了封閉圍巖的作用，隔絕了水和空氣同巖層的接觸，使裂隙充填物不致軟化、解體而使裂隙張開(kāi)，導(dǎo)致圍巖失去穩(wěn)定。????

NATM粘結(jié)性

?噴錨支護(hù)同圍巖能全面粘結(jié)，這種粘結(jié)作用可以產(chǎn)生三種作用：??

①?聯(lián)鎖作用，即將被裂隙分割的巖塊粘結(jié)在一起若圍巖的某塊危巖活石發(fā)生滑移墜落，則引起臨近巖塊的聯(lián)鎖反應(yīng)，相繼喪失穩(wěn)定，從而造成較大范圍的冒頂或片幫。開(kāi)巷后如能及時(shí)進(jìn)行噴錨支護(hù)，噴錨支護(hù)的粘結(jié)力和抗剪強(qiáng)度是可以抵抗圍巖的局部破壞，防止個(gè)別威巖活石滑移和墜落，從而保持圍巖的穩(wěn)定性。??

②復(fù)和作用，即圍巖與支護(hù)構(gòu)成一個(gè)復(fù)合體（受力體系）共同支護(hù)圍巖。噴錨支護(hù)可以提高圍巖的穩(wěn)定性和自身的支撐能力，同時(shí)與圍巖形成了一個(gè)共同工作的力學(xué)系統(tǒng)，具有把巖石荷載轉(zhuǎn)化為巖石承載結(jié)構(gòu)的作用，從根本上改變了支架消極承擔(dān)的弱點(diǎn)。??

③增加作用。開(kāi)巷后及時(shí)繼進(jìn)行噴錨支護(hù)，一方面將圍巖表面的凹凸不平處填平，消除因巖面不評(píng)引起的應(yīng)力集中現(xiàn)象，避免過(guò)大的應(yīng)力集中所造成的圍巖破壞；另一方面，使巷道周邊圍巖由雙方向受力狀態(tài)，提高了圍巖的粘結(jié)力C和內(nèi)摩擦角，也就是提高了圍巖的強(qiáng)度。????

NATM柔性

噴錨支護(hù)屬于柔性薄性支護(hù)，能夠和圍巖緊粘在一起共同作用，由于噴錨支護(hù)具有一定柔性，可以和圍巖共同產(chǎn)生變形，在圍巖中形成一定范圍的非彈性變形區(qū)，并能有效控制允許圍巖塑性區(qū)有適度的發(fā)展，使圍巖的自承能力得以充分發(fā)揮。另一方面，噴錨支護(hù)在與圍巖共同變形中受到壓縮，對(duì)圍巖產(chǎn)生越來(lái)越大的支護(hù)反力，能夠抑制圍巖產(chǎn)生過(guò)大變形，防止圍巖發(fā)生松動(dòng)破壞。

①洞室開(kāi)挖后，應(yīng)使圍巖自身承擔(dān)主要的支護(hù)作用，而襯砌只是對(duì)圍巖進(jìn)行加固，使成為一個(gè)整體而共同發(fā)生作用。因此，須最大限度地保持圍巖的固有強(qiáng)度，以發(fā)揮圍巖的自承能力。如及時(shí)噴混凝土封閉巖壁，就能有效地防止圍巖松弛，而不使其強(qiáng)度大幅度降低，同時(shí)也不存在因頂替支撐而使圍巖變形松弛。總之應(yīng)使圍巖經(jīng)常處于三軸應(yīng)力約束狀態(tài)，最為理想。

②預(yù)計(jì)圍巖有較大變形和松弛時(shí)，應(yīng)對(duì)開(kāi)挖面施作保護(hù)層，而且應(yīng)在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候敷設(shè)，過(guò)早或過(guò)遲均不利。其剛度不能太大或太小，又必須是能與圍巖密貼，而要做成薄層柔性，允許有一定變形，以使圍巖釋放應(yīng)力時(shí)起卸載作用，盡量不使其有彎矩破壞的可能。這種支護(hù)和傳統(tǒng)的支護(hù)不同，不是因受彎矩而是受壓剪作用破壞的。由于混凝土的抗壓和抗剪強(qiáng)度比抗拉和抗彎強(qiáng)度大得多，從而具有更高的承載能力。一次支護(hù)的位移收斂后，可在其光滑的表面上敷設(shè)高質(zhì)量的防水層，并修筑為提高安全度的二次支護(hù)。前后兩次支護(hù)與圍巖之間都只有徑向力作用。

③襯砌需要加強(qiáng)的區(qū)段,不是增大混凝土的厚度，而是加鋼筋網(wǎng)、鋼支撐和錨桿，使隧道全長(zhǎng)范圍采用大致相同的開(kāi)挖斷面。此外，因?yàn)樾聤W法不在坑道內(nèi)架設(shè)桿件支撐，空間寬敞，從而提高了安全性和作業(yè)效率。

④為正確掌握和評(píng)價(jià)圍巖與支護(hù)的時(shí)間特性，可在進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)的同時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行量測(cè)。量測(cè)內(nèi)容為襯砌內(nèi)的應(yīng)力、圍巖與襯砌間的接觸應(yīng)力以及圍巖的變位，據(jù)以確定圍巖的穩(wěn)定時(shí)間、變形速度和圍巖分類等最重要的參數(shù)，以便適應(yīng)地質(zhì)情況的變化，及時(shí)變更設(shè)計(jì)和施工。量測(cè)監(jiān)控是新奧法的基本特征，量測(cè)的重點(diǎn)是圍巖和支護(hù)的力學(xué)特征隨時(shí)間的變化動(dòng)態(tài)。襯砌的做法和施作時(shí)間是依據(jù)圍巖變位量測(cè)決定的。

⑤隧道支護(hù)在力學(xué)上可看作厚壁圓筒。它是由圍巖支承環(huán)和襯砌環(huán)組成的結(jié)構(gòu)，且兩者存在共同作用。圓筒只有在閉合后才能在力學(xué)上起圓筒作用，所以除在堅(jiān)硬巖層之外，敷設(shè)仰拱使襯砌閉合是特別重要的。

圍巖的動(dòng)態(tài)主要取決于襯砌環(huán)的閉合時(shí)間。當(dāng)上半斷面超前掘進(jìn)過(guò)多時(shí),就相應(yīng)地推遲了它的閉合時(shí)間,在隧道縱方向形成懸臂梁的狀態(tài)而產(chǎn)生大彎曲的不良影響。另外，為防止引起圍巖破壞的應(yīng)力集中，斷面應(yīng)做到無(wú)角隅，最好采用圓形斷面。

⑥圍巖的時(shí)間因素還受開(kāi)挖和襯砌等施工方法的影響，它對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性起著決定的作用。考慮掘進(jìn)循環(huán)周期、襯砌中仰拱的閉合時(shí)間、拱部導(dǎo)坑的長(zhǎng)度以及襯砌強(qiáng)度等變化因素，把圍巖和支護(hù)作為一個(gè)整體來(lái)謀求穩(wěn)定。從應(yīng)力重分布角度去考慮，全斷面一次開(kāi)挖是最有利的；分部開(kāi)挖會(huì)使應(yīng)力反復(fù)分布而造成圍巖受損。

⑦巖層內(nèi)的滲透水壓力，必須采取排水措施來(lái)降低。

新奧法的支護(hù)結(jié)構(gòu)仍處于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的階段，它的前提是要科學(xué)地進(jìn)行圍巖分類，并根據(jù)已經(jīng)修建的類似工程的經(jīng)驗(yàn)，提出支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)或標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)模式。這種工程類比法還只考慮了巖體結(jié)構(gòu)、巖塊單軸抗壓強(qiáng)度、弱面特性等工程地質(zhì)性質(zhì)、坑道的跨度以及圍巖自穩(wěn)時(shí)間等主要因素，需在各種設(shè)計(jì)與施工規(guī)程的實(shí)施過(guò)程中，依據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)加以修正?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)計(jì)，一般分成預(yù)先設(shè)計(jì)階段和最后設(shè)計(jì)階段，后者是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)分析比較或計(jì)算后，最后提出設(shè)計(jì)。理論解析和有限元數(shù)值計(jì)算，還不能得出充分可靠和滿意的結(jié)果，必須由上述兩種方法即經(jīng)驗(yàn)和量測(cè)加以驗(yàn)證。 2100433B

錨噴網(wǎng)法國(guó)外起源

一是20世紀(jì)50年代形成的新奧地利隧道開(kāi)挖方法（New Austrian Tunnelling Method），簡(jiǎn)稱新奧法（NATM）；二是20世紀(jì)60年代初期最早在法國(guó)發(fā)展起來(lái)的加筋土技術(shù)。70 年代，德國(guó)、法國(guó)、美國(guó)、西班牙、巴西、匈牙利、日本等國(guó)家?guī)缀踉谕粫r(shí)期各自獨(dú)立開(kāi)始了現(xiàn)代土釘墻技術(shù)的研究與應(yīng)用 。

國(guó)際上有詳細(xì)記載的第一個(gè)土釘墻工程是1972 年法國(guó)在凡爾塞附近的一處鐵路路塹的邊坡支護(hù)工程，德國(guó)1979 年在斯圖加特建造了第一個(gè)永久性土釘墻工程，美國(guó)有詳細(xì)記載的一個(gè)工程是1976 年在俄勒岡州波特蘭市一所醫(yī)院擴(kuò)建工程的基礎(chǔ)開(kāi)挖。1979 年巴黎地基加固國(guó)際會(huì)議之后，由于各國(guó)信息交流，改變了以前各自獨(dú)立研究狀態(tài)，使得土釘墻技術(shù)得到迅速發(fā)展和應(yīng)用，1990 年在美國(guó)召開(kāi)的擋土結(jié)構(gòu)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上，土釘墻作為一個(gè)獨(dú)立的專題與其它支擋形式并列，成為了一個(gè)獨(dú)立的地基加固學(xué)科分支。

錨噴網(wǎng)法國(guó)內(nèi)起源

一是國(guó)外的土釘墻技術(shù)，二是在國(guó)內(nèi)地下工程中應(yīng)用廣泛的噴錨技術(shù)。有記載的首例工程是山西太原煤礦設(shè)計(jì)院王步云1980 年將土釘墻用于山西柳灣煤礦的邊坡支護(hù)。

90 年代以后國(guó)內(nèi)深基坑工程大規(guī)模興起，有學(xué)者嘗試著將土釘墻技術(shù)用于基坑，了解到的首例工程為1991 年胡建林等人完成的金安大廈基坑，位于深圳市羅湖區(qū)文錦南路，周長(zhǎng)約100m，開(kāi)挖深度6~7m。半年后（1992 年）開(kāi)挖深度達(dá)12.5m的深圳發(fā)展銀行大廈基坑采用土釘墻獲得成功，引起了巖土工程界的極大興趣與廣泛重視。之后土釘墻技術(shù)異軍突起，得到了廣泛而迅猛的應(yīng)用與研究。90 年代中期以后，多個(gè)國(guó)家、行業(yè)及地方規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的相繼出臺(tái)，使土釘墻技術(shù)得到了進(jìn)一步的普及與提高 。

土釘墻國(guó)外起源

一是20世紀(jì)50年代形成的新奧地利隧道開(kāi)挖方法（New Austrian Tunnelling Method），簡(jiǎn)稱新奧法（NATM）；二是20世紀(jì)60年代初期最早在法國(guó)發(fā)展起來(lái)的加筋土技術(shù)。70 年代，德國(guó)、法國(guó)、美國(guó)、西班牙、巴西、匈牙利、日本等國(guó)家?guī)缀踉谕粫r(shí)期各自獨(dú)立開(kāi)始了現(xiàn)代土釘墻技術(shù)的研究與應(yīng)用 。

國(guó)際上有詳細(xì)記載的第一個(gè)土釘墻工程是1972 年法國(guó)在凡爾塞附近的一處鐵路路塹的邊坡支護(hù)工程，德國(guó)1979 年在斯圖加特建造了第一個(gè)永久性土釘墻工程，美國(guó)有詳細(xì)記載的一個(gè)工程是1976 年在俄勒岡州波特蘭市一所醫(yī)院擴(kuò)建工程的基礎(chǔ)開(kāi)挖。1979 年巴黎地基加固國(guó)際會(huì)議之后，由于各國(guó)信息交流，改變了以前各自獨(dú)立研究狀態(tài)，使得土釘墻技術(shù)得到迅速發(fā)展和應(yīng)用，1990 年在美國(guó)召開(kāi)的擋土結(jié)構(gòu)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上，土釘墻作為一個(gè)獨(dú)立的專題與其它支擋形式并列，成為了一個(gè)獨(dú)立的地基加固學(xué)科分支。

土釘墻國(guó)內(nèi)起源

一是國(guó)外的土釘墻技術(shù)，二是在國(guó)內(nèi)地下工程中應(yīng)用廣泛的噴錨技術(shù)。有記載的首例工程是山西太原煤礦設(shè)計(jì)院王步云1980 年將土釘墻用于山西柳灣煤礦的邊坡支護(hù)。

90 年代以后國(guó)內(nèi)深基坑工程大規(guī)模興起，有學(xué)者嘗試著將土釘墻技術(shù)用于基坑，了解到的首例工程為1991 年胡建林等人完成的金安大廈基坑，位于深圳市羅湖區(qū)文錦南路，周長(zhǎng)約100m，開(kāi)挖深度6~7m。半年后（1992 年）開(kāi)挖深度達(dá)12.5m的深圳發(fā)展銀行大廈基坑采用土釘墻獲得成功，引起了巖土工程界的極大興趣與廣泛重視。之后土釘墻技術(shù)異軍突起，得到了廣泛而迅猛的應(yīng)用與研究。90 年代中期以后，多個(gè)國(guó)家、行業(yè)及地方規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的相繼出臺(tái)，使土釘墻技術(shù)得到了進(jìn)一步的普及與提高。

新奧法即新奧地利隧道365JT施工方法的簡(jiǎn)稱，原文是 New Austrian Tunnelling Method 簡(jiǎn)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(guò)一些國(guó)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(guó)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(guó)，七十年代末八十年代初得到迅速發(fā)展?？梢哉f(shuō)在所有重點(diǎn)難點(diǎn)的地下工程中都離不開(kāi)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