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新意法

/New Italian Tunneling Method/
条目作者马伟斌

马伟斌

最后更新 2023-05-10
浏览 218
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确保隧道安全穿越复杂地层和实现全断面开挖的动态设计施工方法。又称岩土控制变形分析法(ADECO-RS法)。

英文名称
New Italian Tunneling Method
又称
岩土控制变形分析法(ADECO-RS法)
所属学科
土木工程

通过对隧道掌子面超前核心岩土介质的勘察,预测其稳定性。将隧道开挖后划分为围岩稳定、暂时稳定、不稳定,即A、B、C三种形态,据以对支护措施进行信息化设计。它强调控制围岩变形、掌子面前方围岩的超前支护和加固,通过监测和控制掌子面前方的围岩,采用配套的机械化作业,实现全断面开挖。

隧道掘进对隧道周边及前方一定范围的围岩产生扰动,改变了围岩原始应力状态。在开挖面周边区域内,围岩由三轴应力逐渐转变为平面应力状态,开挖面及前方一定范围内围岩应力重分布。开挖后围岩变形也在扰动区域内提前发生,变形大小取决于开挖后的应力状态和围岩强度及变形特征。

新意法将隧道的开挖过程分为三种变形类型,即预收敛变形、挤出变形和收敛变形。预收敛变形是指掌子面前方未开挖的隧道理论轮廓线发生向隧道内的变形。挤出变形是指开挖掌子面受地应力调整的影响向外水平挤出的变形。收敛变形是指掌子面后方已经开挖的隧道轮廓向隧道内的变形。针对以上几种变形形式,如果不及时采取措施,可能会发生围岩掉块、地层剥落和隧道坍方等不稳定现象,影响隧道施工安全。

20世纪70年代,意大利学者P.卢纳尔迪(Pietro Lunardi)教授开始对数百座隧道进行理论和现场试验研究,并逐步创立了岩土控制变形分析法(ADECO-RS法),该方法用中文解释为“新意法”。“新意法”广泛应用于意大利的铁路和公路领域,并已纳入意大利隧道设计和施工规范。“新意法”还应用于欧洲其他一些国家的隧道项目。

2006年7月,铁道部有关领导考察了意大利高速铁路隧道施工现场。2006年10月,意大利特莱维集团(Trevi Group)组团来中国,考察了郑西客运专线黄土隧道施工现场,并与中国同行进行了学术交流。同年11月,在北京召开的“中国高速铁路隧道国际学术研讨会”上,意大利特莱维集团对“新意法”做了专题报告。

在武广客运专线浏阳河隧道中,相关施工单位对“新意法”的部分要素进行了尝试性应用。在此之后,“新意法”开始在国内隧道建设工程中推广应用。

新意法的重要特点是引进了一种新的看待地下工程的概念框架。它把超前核心土视作一种新的隧道长期和短期稳定工具:超前核心土的强度及对变形的敏感性在隧道施工中起决定性作用,同时也决定了掌子面到达时隧道的变形特性。隧道的稳定不可避免地与掌子面前方超前核心土相关。采取措施作用于超前核心土的刚度就能够调整掌子面(挤出、预收敛)和隧道(收敛)的变形反应,使超前核心土成为保持隧道稳定的工具。其主要特点可归纳如下:①可以估计出工程的工期和造价,从而可以避免业主与承包商之间的各种纠纷,新奥法不能。②可以在隧道施工期间很容易地、客观地量测出掌子面-超前核心土体系的应力-应变特性,并且对于所有类型的地层,均采用这一个参考参数,从而有效克服了以前的围岩分类方法的缺陷(以前的围岩分类方法仅对地质力学类别与地层的变形反应进行比较)。以前的围岩分类方法,会在业主与承包商之间造成许多纠纷。③引进超前约束理念,对众所周知的约束理念进行完善,无须在施工期间再加以加固,而新奥法需要进行施工期间的加固。④采用新型的对于所有隧道均基于一个单一参数(掌子面-超前核心土体系的应力-应变特性)的地下工程基本理念框架,而新奥法是通过对岩体及破裂面地下水等进行围岩分级。

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