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新奧工法(英語:The New Austrian Tunneling method, NATM),全稱新奧地利隧道施工法,又稱序列開挖法(SEM)或噴射混凝土襯砌法(SCL),是一種現代隧道設計與施工技術[1]。該方法利用精密監測,根據施工中遇到的岩石類型,優化支撐結構的加固方式。[2]
此技術於1960年代首次受到關注,源自Ladislaus von Rabcewicz、Leopold Müller、Franz Pacher於1957年至1965年間在奧地利薩爾茲堡的研究。名稱的確立旨在區別於早期方法,強調其經濟優勢,即利用周圍岩體的天然地質強度穩定隧道,而非全面加固整體結構。
新奧工法被廣泛認為促進了現代隧道工程的革新,並已成為許多現代隧道的主要挖掘技術。新奧工法在喀斯特地形條件下亦具備高度成本效益。
新奧工法運用岩體受載行為的基本原則,結合施工過程中的監測技術。此方法常被形容為「邊設計邊施工」,但更準確的說法是「邊監測邊設計」。設計基於對襯砌變形及岩體狀況的實時觀察進行優化,而非一套固定的開挖與支撐技術。
新奧工法包含六項主要要素:
通過計算最佳隧道橫截面,只需在開挖後立即噴射薄層混凝土,形成自然承載環,減少岩體變形。岩土工程儀器可測量開挖後的變形及岩體內的應力分佈。
此監測方法靈活,即便遇到岩體結構變化(如裂縫或礦井水),仍能迅速調整施工方案。加固材料為鋼筋混凝土,可結合鋼肋或錨栓使用,而非依賴更厚的噴射混凝土。
根據測得的岩體特性,選擇適當的加固工具。支撐需求通常依據RMR或Q系統進行評估[3]。21世紀以來,新奧工法廣泛應用於軟土層隧道及多孔沉積層。此方法允許即時調整施工細節,並需配合靈活的合同機制以支援變更。
新奧工法最初為阿爾卑斯山地區設計,適用於深層及高地應力條件下的隧道施工。此方法已成為現代隧道工程的基礎,針對特定地層條件進行設計。大部分城市隧道位於淺層,與原版新奧工法相比更重視減少沉降,採用的支撐方式因此有所不同,術語使用也出現混淆。
在美國,特別是淺層軟土地層隧道,新奧工法的應用促使多種替代名稱出現,如「序列開挖法」(SEM)或「噴射混凝土襯砌法」(SCL)。日本則使用「中央分隔牆法」(CDM)及「上半部垂直分隔法」(UHVS)等術語。[4]
奧地利工程師與建築師協會將新奧工法定義為:「一種將隧道周圍岩層或土層整合為整體環狀支撐結構的方法,使支撐結構本身成為支撐系統的一部分。」部分工程師將新奧工法廣義指代開挖隧道時的初期支撐噴射混凝土。需要注意的是,新奧工法既是設計理念,也是施工方法[5]。
作為設計理念的新奧工法,其核心特徵包括:
作為施工方法的新奧工法,其核心特徵包括:
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