1 以正确的思想来指导隧道施工
隧道工程依其科学研究目标划分无疑属于自然科学范围，但是在实践中它有着同社会科学相似的性质，即必须用正确的理论思想来指导施工，而实际上隧道施工在实践中因所采用的理论繁杂，各种各样的思想同时存在，而在不同思想指导下制定的方案自然是不尽相同，但大家知道，真理只有一个，也就是说隧道合理的施工方案只有一个，隧道正确的指导思想也只有一个。
“新奥法”这一“法”已广泛应用于现代隧道设计及施工中，但在实践中有两种错误的观点，一是认为喷锚就是“新奥法”，二是认为“新奥法”取代了“矿山法”，要正确及灵活地应用“新奥法”，必须对这两种错误观点进行纠正，因为这是“新奥法”的认识起点。
1.1 “新奥法”不能简单理解为喷锚
从我国铁道隧道修建历史可以看出，早在60～70年代修建成昆铁路“关村坝”和“沙马拉达”隧道时，即使用了喷锚技术，但那时没有人认为那是采用了“新奥法”。真正完全采用“新奥法”修建的隧道是80年代建成的“大瑶山隧道”。从喷锚支护的应用到比较完整的“新奥法”应用，隧道建设思想的进步用了近20年，但“新奥法”思想的普及、推广到现在仍在进行，将来将会随着相关基础理论及施工设备、材料、工艺的改进，仍会不断发展。隧道修建历史说明“新奥法”不能简单理解为喷锚支护。 1.2 “新奥法”并没有取代“矿山法”
“矿山法”是指以爆破为开挖手段的一种地下工程施工方法，它与掘进机法、盾构法、明挖法、沉管法相对立。而我们广泛应用的“新奥法”，其主要开挖手段仍是爆破方法，从概念上讲“矿山法”与“新奥法”并不对立，实际上“新奥法”并不是一种隧道施工方法，它是隧道施工的一种“概念”、“哲学”、“原则”或“途径”（王建宇语）。
1.3 普氏理论仍然适用
“新奥法”的理论基础是弹塑性理论，这是基于围岩为弹塑性介质假设的理论，如果围岩为松散体，“新奥法”就不适用。而应用了几十年的普氏理论正是基于松散介质假设前提上建立的理论，所以在广泛推广应用“新奥法”的时候，决不可不加分析地对传统的普氏理论弃之不用，否则在实践中必然会造成严重的不良后果。 纳吉2 对“新奥法”的正确理解和应用
2.1 “新奥法”的由来
所谓“新奥法”是指奥地利国家修建隧道所采用的新方法的简称。它的全名为New Austrian Tunnelling Method，缩写为NATM。奥地利学者腊布塞维奇（L.V.Rabcewice）教授，于1934年提出了隧道施工
中
应用喷浆技术，并于1943~1945年在奥地利的劳普隧道开始使用喷射混凝土技术。第二次世界大战后，混凝土喷射机及速凝剂的出现，使喷射混凝土技术有了很大发展，以后又出现了锚杆。腊氏以锚喷支护的实践和岩体力学的理论为基础提出了新奥法。并于1954~1955年首次应用于奥地利的普鲁茨——伊姆斯特电站的压力隧洞的施工，以后又经瑞典、意大利等国的理论研究和实践，于1962年在奥地利的萨尔茨堡召开的第八次土力学会议上正式命名为“新奥法”，并取得了此法的专利权。
2.2 “新奥法”
1978年P. J. Muller 教授对新奥法的基本原则及力学基础提出了22条准则，其中要点为：
（1）岩体与支护结构组成整个支护体系，其中岩体是主要的承载体系； 蓝刀锋（2）允许围岩产生局部应力松弛；
（3）通过量测决定岩体与支护结构的时间特性；
（4）按预计的局部应力松弛，决定开挖方法与支护结构；
（5）允许作为承载环的支护结构有限制的变形，直至封底；
（6）在施工中通过量测监视，进行信息反馈。
有关学者把新奥法归纳为一个原则（即充分利用围岩的自承能力），三大支柱（即锚杆、喷混凝土、施工监测），一个一体化（即设计、施工、量测）。
1980年奥地利国家地下空间委员会提出新奥法的正式定义：即通过发挥围岩承载环的主动作用使隧道围岩（岩土体）成为承载“结构”。
2.3 新奥法支护结构的设计原则及应用
六个为什么
1966年，Rabcewicz 教授通过对柔性支护破坏的模拟试验后指出：剪切破坏是崩溃的唯一方式，而非挠曲破坏；因此对新奥法的支护结构，提出以下设计原则：
（1）隧道周围形成塑性滑移楔体，造成支护结构的剪切破坏；
（2）支护结构与围岩粘结紧密，两者共同工作，形成无弯矩结构；
（3）由锚杆、钢支撑、喷混凝土等所提供的支护抗力，应与塑性滑移楔体的滑移力相平衡。
上述设计原则的理论依据是弹塑性理论，其数学公式（即芬纳R . Fenner 公式）为：
()[]ϕϕϕϕϕϕsin 1sin 200cos sin 1-⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅+--+-=R r ctg C C P ctg C P r r r r i
式中：i P ——支护抗力； r r C ϕϕ、、、C ——围岩在弹性状态和塑性状态的凝聚力和内摩擦角；
0P —— 围岩的自重应力；
R —— 塑性区半径；
r——开挖半径。
由上式可见，在围岩稳定的前提下，扩大塑性区半径R，就可降低为维持极限平衡状态所需的支护抗力P i，也就是说，这种情况下充分发挥了围岩的自承作用，但是必须提出，围岩的这种作用是有限的，当P i降低到一定值后，塑性区半径再扩大，围岩就要出现松动塌落，刚出现松动塌落时的围岩压力称为最小围岩压力P imin，过此点围岩压力就要大大增加，上述公式就不再适用。围岩变化的特征曲线见图1所示。
图1 围岩不同状态时的特征曲线
所以，新奥法支护结构设计的原则（1）表明，支护结构的破坏形式是剪切破坏，而产生这种破坏的前提是围岩为弹塑性体，弹塑性介质是“新奥法”应用的前提，最新的新奥法定义的核心是“充分发挥（调动）围岩承载环的主动作用”，达到标准就是使围岩介质成为（对于Ⅵ级围岩）或保持（对于Ⅰ～Ⅴ级围岩）弹性或弹塑性体，而不是松散体。最初的新奥法实施的主要手段是法向锚杆、喷混凝土和钢支撑，现在使用的如超前锚杆、超前小导管、管棚，固结注浆、锁脚锚杆等施工方法一度被认为是施工辅助手段，是不属支护结构设计范围之内的，其实这是严重违背新奥法的核心思想，因为无论采取
何种手段，其宗旨只有一个——保护围岩、改善围岩使其为弹塑性或弹性介质，以充分发挥其自承能力。
由设计原则（2）知，支护结构必须是无弯矩结构，无弯矩结构的特征是支护结构只产生轴力而不产生剪力，形成无弯矩结构的前提是结构形状合理（与荷载匹配），其次是支护结构与围岩共同工作，而共同工作的前提是围岩与支护粘结紧密。根据此原则，首先要求开挖断面轮廓要合理，如尽量靠近圆形或椭圆形，而避免扁平形状；在开挖过程中，特别强调轮廓圆顺，避免产生严重超欠挖，以方便喷射混凝土，以达到围岩与支护粘结紧密的目的，严禁支护背后留有空洞。如果施工中产生严重超挖（或小规模的坍塌），一般情况下全部用喷射混凝土回填密实，如空穴较大，可用喷锚加固穴壁，再施作初期支护，最后用泵送混凝土回填空洞，严禁直接用浆砌体或普通混凝土回填空洞，因为这种作法无法作到围岩与支护粘结紧密，这样围岩会不断松动，施加在支护上的荷载就会不断增加，就会使支护局部产生
很大的集中荷载（往往围岩的初期变形监测不到），最终导致支护破坏。其实无弯矩结构是理想状态，实践上无法完全做到，只能尽量减少这种弯矩的产生，因为无弯矩结构要求支护形状与荷载形式大小相匹配，而荷载形式是千变万化的，故实践中不能过分强调支护的柔性，要使支护具有一定的刚性，具有一定的抗弯矩能力。由设计原则（3）知，支护抗力必须与围岩滑移力相平衡，也只有如此，支护结构的收敛变形才会最终趋于稳定，否则支护收敛会不断发展直至破坏，最初应用新奥法时，
希望通过围岩量测来寻最小滑移力，以此来设计初期支护的强度，并希望与滑移力相平衡，以充分利用围岩的自承能力，减少支护量，结果造成事故。实际上滑移力的准确大小是无法确定的，因为滑移力是随时间、施工方法等不断变化的，所以设计中的支护抗力一定要比预计的最小滑移力大，支护变形也不能无限制的释放，尤其是洞口和浅埋段。
3 正确认识施工过程中的围岩—支护应力状态
3.1 施工过程的支护结构是不符合新奥法支护结构设计原则的
因为“新奥法”支护设计原则要求围岩支护共同工作，而且支护是一个完整的封闭的结构，而在实际施工中，尤其是软围岩，支护结构不可能一下作成完整的封闭结构。按施工规范，软岩隧道施工一般为台阶开挖，通常有长台阶、短台阶、微台阶等法，台阶可分为两台阶、三台阶、四台阶，无论是哪种开挖方法，因为支护结构不是封闭的，结构形状与无弯距结构要求不符，所以施工过程的支护结构，是不符合新奥法支护结构设计原则的。
一般V级围岩支护结构，拱脚作用地基的应力通常为300KPa以上，而V级围岩的地基承载力约为200～280 KPa，在这种情况下，施工过程中如支护结构如不及时封闭，必然会不断变形，最终导致坍塌。所以，如果地基承载力不足，分部施工中尤其是长台阶的支护结构，必须施行临时仰拱，而对于微台阶，由于每一部开挖皆为顺序作业，基本上每天都在掘进，所以临时仰拱不可能施作，唯一的及
早封闭支护结构的方法只有施作永久仰拱，并且其与掌子面的距离尽可能缩短，此距离一般为1~1.5D（D为隧道开挖直径）且不应超过2D，在仰拱未封闭之前的支护结构及围岩应力状态是不符合“新奥法”的。
3.2 软岩在开挖之后有由弹塑性体向松散体变化的趋势雷蒙罗维设计作品
对于IV、V级围岩在未开挖或开挖之初是弹塑性体，而开挖初期的围岩处于自动调整的应力状态之中，具有一定的自承能力，但十分有限，大家都有一个共识：软围岩隧道掘进进尺加大及初期支护强度不足，会导致坍塌，这表明围岩虽然处于弹塑性状态并有一定的自承能力，但同时对初期支护也产生一定的荷载，所以，此时的围岩与支护之间的关系就是承载—结构的模式，而非绝对的共同承载结构的模式，而且随时间的推移，如下部台阶及仰拱未能及时紧跟施作，原来尚处于弹塑性状态的围岩就会变为松散体，围岩一旦由弹塑性体变为松散体，那么“新奥法”就失去了其理论前提，在随后的施工中就不能再继续强调围岩与支护共同承载及令支护不加限制地收敛变形，此时的施工指导思想应有两个：一是将变为松散体的围岩通过注浆加固使其再变成弹塑性体；二是按普氏理论指导加强初期支护强度（加固
侧壁），使初期支护完全有能力承载松散荷载。
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4 隧道开挖方法的选择
4.1 开挖方法的选择
建湖县森达小学I～Ⅲ级围岩的硬岩隧道开挖采用何种方法不属于技术问题，从技术上讲凡适合于软岩隧道开挖的方法均适合于硬岩隧道。所以这里仅针对IV～VI且断面为70～150m2的软岩隧道开挖方法的选择进行探讨。
新的铁路隧道施工规范将开挖方法分为三种：
（1）全断面开挖法；
（2）台阶法；
（3）分部开挖法（包括环形开挖预留核心上法，双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法））。
其中全断面法适用于I～III级围岩隧道施工，IV级围岩若采用超前支护（含钢支撑），且地质构造不会造成掌子面失稳，以及机械化程度较高也可以采用；而分部开挖法中，中洞法是仅针对双连拱隧道中隔墙施工的。其他方法虽有差异，但其核心思想只有一个——将大断面化为小断面。这里说明的是断面大小的标准不是绝对分划，如开挖面积不超过150m2的就可认为不属于大断面，但是如果地质很差，且施工工艺又落后，那么150m2的开挖断面就属于大断面。这些方法都有两个共同特点：一是部
分支护是临时支护，需拆除；二是限制机械作业，特别是大型机械作业。所以这些方法一般都有进度慢、成本高的缺陷，除非不得以，一般在现有的施工技术水平下，开挖断面小于150m2的隧道不宜采用，应优先选择台阶法。
4.2 台阶法施工
台阶法施工主要适用于Ⅴ级围岩。
采用台阶法施工，需要确定两个问题：一是分步次数；二是台阶长度。
隧道开挖后，就改变了原岩应力状态，围岩会自动调整应力状态，最后形成新的平衡自承体系。实测表明，隧道开挖后，会由内向外形成松弛带、压密区、原岩应力区，而其中压密区能否很好地形成，是隧道自承体系能否形成的关键，而压密区的形成取决于松弛带岩体稳定并不至于恶化、松动，而开挖方法、隧道洞形、支护形成和及时与否，都会影响自承体系形成的时间和范围。自承体系有向圆形、椭圆形发展的趋势，所以，开挖断面形状好，自承体系就形成的快、形成的好；此外，每一次开挖都会引起围岩应力的重新调整，都会造成支护大量的下沉，所以分步的次数少，有两个优点：一是开挖断面更接近于圆形，有利于自承体系的形成；二是减少对围岩的扰动，从而减少下沉量。从上述意义讲，按两台阶（不含仰拱）开挖比较有利。此外两台阶施工可以较三台阶施工使仰拱距掌子面距离缩短3～5m，有利于支护早封闭。但是在实际操作中，两台阶开挖增大了拱部掌子面积，由于钢架
是由人工安装，所
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