锚喷支护是锚杆喷射混凝土支护的简称，即喷射混凝土与锚杆相结合的一种支护结构，在水工地下硐室岩石加固中经常运用。它是把岩体本身作为承受应力的结构体，加强岩体本身的结构性和力学强度，充分发挥岩体的作用，以承受各种荷载。因此，它可以主动加固围岩，发挥围岩的支承能力。现在，它已广泛地用在水利水电工程领域内的地下厂房、有压与无压引水隧道、基坑和闸室开挖等工程中。

锚喷支护速度快、工期短、节约材料、降低工程造价，因此被广泛应用。

12.3.4.1　锚杆的类型与作用

锚杆是一种安设在岩土层深处的受拉杆件，它的一端与工程构筑物相连，另一端锚固在岩土层中，必要时对其施加预应力，以承受岩土压力、水压力等所产生的拉力，用以有效地承受结构载荷，防止结构变形，从而维护构筑物的稳定。

工程上所指的锚杆，通常是对受拉杆件所处的锚固系统的总称。它由锚固体（或称内锚头）、拉杆及锚头（或称外锚头）3个基本部分组成，如图12-27所示。锚头是构筑物与拉杆的连结部分，它的功用是将来自构筑物的力有效地传给拉杆。拉杆要求位于锚杆装置中的中心线上，其作用是将来自锚头的拉力传递给锚固体，一般采用抗拉强度较高的钢材制成。锚固体在锚杆的尾部，与岩土体紧密相连，它将来自拉杆的力通过摩阻抵抗力（或支承抵抗力）传递给稳固的地层。

图12-27　锚杆结构示意图

1.紧固器；2.承压板；3.台座；4.套管；5.拉杆；6.锚固体

（1）锚杆的类型。按锚杆的作用原理，可以把锚杆划分为全长黏结型锚杆、端头锚固型锚杆、摩擦型锚杆、预应力锚杆等4种类型。

1）全长黏结型锚杆。全长黏结型锚杆是一种不能对围岩加预应力的被动型锚杆，适用于围岩变形量不大的各类地下工程的永久性系统支护。根据锚固剂的不同，可分为普通水泥砂浆锚杆、早强水泥砂浆锚杆、树脂卷锚杆、水泥卷锚杆等类型。

2）端头锚固型锚杆。端头锚固型锚杆安装后可以立即提供支护抗力，并能对围岩施加不大于100kN的预应力，适用于裂隙性的坚硬岩体中的局部支护。端头锚固型锚杆结构形式如图12-28所示。其中机械式锚固适用于硬岩或中硬岩；黏结式锚固除用于硬岩及中硬岩外，也可用于软岩。端头锚固型锚杆的作用主要取决于锚头的锚固强度。在锚头型式选定后，其锚固强度是随围岩情况而变化的。因此，为了获得良好的支护效果，使用前应在现场进行锚杆拉拔试验，以检验所选定的锚头是否与围岩条件相适应。

3）摩擦型锚杆。摩擦型锚杆安装后可立即提供支护抗力，并能对围岩施加三向预应力，韧性好，适用于软弱破碎、塑性流变围岩及经受爆破震动的矿山巷道工程。目前国内摩擦型锚杆有全长摩擦型（缝管式）和局部摩擦型（楔管式）两种。摩擦型锚杆是一根沿纵向开缝的钢管，当它装入比其外径小2～3mm的钻孔时，钢管受到孔壁的约束力而收缩，同时，沿管体全长对孔壁施加弹性抗力，从而锚固其周围的岩体。这类锚杆的特点是安装后能立即提供支护抗力，有利于及时控制围岩变形；能对围岩施加三向预应力，使围岩处于压缩状态；而且，锚固力还能随时间增长而提高。在某些特定条件下，需要提高摩擦型锚杆的初锚固力时，可采用带端头锚楔的缝管锚杆或楔管锚杆。工程实践表明，在硬岩条件下，采用带端头锚楔的缝管锚杆或楔管锚杆，可使初始锚固力增加50kN以上。

4）预应力锚杆。预应力锚杆是指预拉力大于200kN、长度大于8.0m的岩石锚杆。它能对围岩施加大于200kN的预应力，且能处理深部的稳定问题，适用于大跨度地下工程的系统支护及局部大的不稳定块体的支护。与非预应力锚杆相比，预应力锚杆有许多突出的优点。它能主动对围岩提供大的支护抗力，有效地抑制围岩位移；能提高软弱结构面和塌滑面处的抗剪强度；按一定规律布置的预应力锚杆群使锚固范围内的岩体形成压应力区而有利于围岩的稳定。此外，这种锚杆施工中的张拉工艺，实际上是对每根工程锚杆的检验，有利于保证工程质量。因而近年来国内外在地下工程及边坡工程中预应力锚杆的应用获得迅速发展。

至目前，国内普遍采用的预应力锚杆是一种集中拉力型锚杆，大量的研究资料已经证实这种锚杆固定长度上的黏结应力分布是极不均匀的，固定段的最近端应力集中现象严重，随着荷载的增大，并在荷载传至固定长度最远端之前，杆体-灌浆体界面或者灌浆体-地层界面就会发生黏脱（debonding）。这种黏结作用逐步破坏的锚杆一般都会大大降低地层强度的利用率，特别在软岩和土层中，当固定长度大于8～10m时，其承载力的增量很小或无任何增加。

国内已开发出一种单孔复合锚固系统，即压力分散型或拉力分散型锚杆。这种锚固系统是在同一个钻孔中安装几个单元锚杆，而每个单元锚杆都有自己的杆体、自己的锚固长度，而且承受的荷载也是通过各自的张拉千斤顶施加的。由于组合成这类锚杆的单元锚杆锚固长度很小，所承受的荷载也小，锚固长度上的轴力和黏结应力分布较均匀，不会产生逐步黏脱现象，从而能最大限度地调用地层强度。从理论上讲，使用这类锚杆的整个锚固长度并无限制，锚杆承载力可随着整个锚固长度的增加而提高，适用于软岩或土体工程。特别是压力分散型锚杆，其单元锚杆的预应力筋采用无黏结钢绞线，在荷载作用下灌浆体受压，不易开裂，因而能大大提高锚杆的耐久性。

图12-28　端头锚固型锚杆结构形式

另外，还有一种特殊的自钻式锚杆。它是一种具有钻进、注浆、锚固三位一体的锚杆，适用于钻孔过程易塌孔，必须采用套管跟进的复杂地层。在工作空间狭小的条件下，施工简便，锚固效果较好。这种锚杆将钻孔、注浆及锚固等功能一体化，在隧道超前支护系统及高地应力、大变形巷道的变形控制等工程中均取得良好效果。

（2）锚杆的作用。

1）悬吊作用。锚杆是借助锚头固定于稳定岩层而产生锚固力，靠孔口的垫板承托重量，使塌落拱内不稳定岩体通过锚杆悬吊在塌落拱外的稳定岩层上，故锚杆主要为受拉构件。

2）组合作用。在水平层状岩层中，将数层薄的岩层用锚杆组合联成整体结构，类似锚针加固的组合梁，以提高岩层整体的抗震、抗剪、抗弯能力。

3）加固作用。锚入围岩的锚杆，将相邻岩体串联在一起，阻止了不稳定岩体的滑移，促使岩体裂隙面挤压紧密，使围岩形成具有承受荷载能力的整体岩拱。

砂浆锚杆支护的围岩，当砂浆硬化以后，每根锚杆周围形成稳定岩体，其形状大致像个锥体（图12-29）。多根锚杆联合，使围岩形成一个拱圈。锚杆间的岩体，互相支撑而形成次生拱，其最大厚度为d/2，由于拱端的岩石处于平衡状态，而使岩体保持稳定。

对于预应力锚杆，由于预应力作用，锚杆周围形成了两头为圆锥的压缩区，彼此联结形成一个均匀压缩带（加固拱），如图12-30所示。

图12-29　锚杆作用示意图

α.注浆体角度；d.间距
1.锚杆；2.稳定岩体；3.喷砂浆

图12-30　预应力锚杆对围岩的支护作用

l.锚杆长度；p.压力锥相重叠联结形成的压缩带和被加强的岩石环
1.压力锥；2.压缩带

12.3.4.2　喷射混凝土的作用

喷射混凝土利用压缩空气或其他动力，将按一定配比拌制的混凝土混合物沿管路输送至喷射机喷头处，以较高速度垂直喷射于受喷面，依赖喷射过程水泥与骨料的连续撞击，压密而形成的一种混凝土。它与围岩紧密粘在一起，从而起到支护与加固作用。

（1）喷射混凝土的支护作用。喷射混凝土支护围岩能在开挖后迅速有效地控制与防止围岩表层岩体的松动坍落，而且使一定厚度的围岩形成承载拱，与喷射混凝土层共同承担荷载。

（2）喷射混凝土的加固作用。喷混凝土层对岩体的加固作用包括：

1）喷射混凝土支护能紧跟工作面，速度快，因而缩短了掘进与支护的间隔时间，及时地填补了围岩表面的超挖部分，使围岩的应力状态得到改善，可避免产生应力集中。喷层与围岩非常紧密，又有相当高的早期强度，在洞室开挖后围岩应力的重分布还没完成、应力降低区尚未充分发展之时，喷层就及时地加固了岩体。

2）喷射的混凝土由于有较高的喷射速度和压力，因此浆液能充填张开的裂隙。当裂隙宽度为0.5～2cm时，射入深度能达到裂隙宽度的4～11倍，裂隙越宽，射入的深度越大（据冶金建筑研究院的试验资料），因而加固了围岩。

3）喷层与围岩紧密黏结和咬合，有较高的黏结力与抗剪强度，能在结合面上传递各种应力（如拉应力、剪应力和压应力）。当喷射混凝土层的黏结强度和剪切强度足以抵抗局部不稳定岩体的破坏时，起到承载拱的作用。

12.3.4.3　钢筋网的作用

在大跨度的地下工程中，锚喷联合支护中一般都配有钢筋网，成为锚杆-喷射混凝土-钢筋网的联合支护型式。在地质条件差的地段，不论跨度大小都配有钢筋网。设置钢筋网有以下作用：

（1）能使混凝土应力均匀分布，加强喷射混凝土的整体工作性能。

（2）提高喷射混凝土的抗震能力。

（3）承受喷射混凝土的收缩压力，阻止因收缩而产生的裂缝。

（4）在喷射混凝土与围岩的组合拱中，钢筋网承受拉应力。

12.3.4.4　锚喷支护设计

地下硐室的支护分为初期支护和后期支护。当设计要求隧洞的永久支护分期完成时，隧洞开挖后及时施工的支护，称为初期支护；隧洞初期支护完成后，经过一段时间，当围岩基本稳定，即隧洞周边相对位移和位移速度达到规定要求时，最后施工的支护，称为后期支护。

《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086—2015）规定：“锚喷支护的设计，宜采用工程类比法，必要时应结合监控量测法及理论验算法”。同时还指出：在这3种方法中，尤以工程类比法应用最广，通常在工程设计中占主导地位，在锚喷支护设计中以此为主。但考虑到某些地质复杂、经验不多的地下工程，单凭工程类比法不足以保证设计的可靠性和合理性，此时应结合其他的设计方法。

监控量测法是一种较为科学的设计方法，应予以高度重视和大力推广。对不稳定的、稳定性差的软弱围岩或较大跨度的工程，应采用监控量测法。

理论验算法既是当今地下工程支护设计中的一种辅助方法，又是今后设计的发展方向，但鉴于岩体力学参数难以准确确定以及在计算模式方面还存在一些问题，通常只作为工程设计中的辅助手段。对处在稳定性较好的围岩中的大跨度工程，锚喷支护设计应辅以理论验算。此外，无论在何种情况下，凡可能出现局部失稳的围岩，都应需要通过理论计算，进行局部加固。

（1）工程类比法设计。按照工程类比法，在锚喷支护设计时，应首先根据地质勘察资料进行围岩分级（分类），确定围岩级别。根据围岩不同的级别选择确定隧洞、斜井或竖井的锚喷支护类型和设计参数。《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487—2008）等规范围岩分类在第5章进行了介绍，根据该方法将围岩划分为5类，表12-4列出了每一类围岩的支护类型。

表12-4　围岩工程地质分类及支护类型

注：系统锚杆是指为使围岩稳定，在隧洞周边上按一定格式布置的锚杆群。

根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086—2015），按照岩石坚硬度、岩体完整性、结构面特征、地下水和地应力状况等因素对围岩进行分类（表12-5），根据表12-6可以进一步综合确定隧洞锚喷支护的类型和设计参数。

表12-5　《锚杆喷射混凝土支护技术规范》的围岩分级

续表12-5

续表12-5

表12-6　隧洞锚喷支护类型和设计参数

注：1.表中的支护类型和参数，是指隧洞和倾角小于30°的斜井的永久支护，包括初期支护与后期支护的类型和参数。
2.服务年限小于10年及洞跨小于3.5m的隧洞和斜井，表中的支护参数可根据工程的具体情况适当减小。
3.复合衬砌的隧洞和斜井，初期支护采用表中的参数时，应根据工程的具体情况予以减小。
4.陡倾斜岩层中的隧洞或斜井易失稳的一侧边墙和缓倾斜岩层中的隧洞或斜井顶部，应采用表中第（2）种支护类型和参数，其他情况下，两种支护类型和参数均可采用。
5.对高度大于15.0m的侧边墙，应进行稳定性验算，并根据验算结果确定锚喷支护参数。

（2）理论验算法设计。水工硐室锚喷支护理论设计法常用的有解析解法和数值解法。解析解法是指借助于经典力学或弹塑性力学理论在一些基本假设的基础上而建立起来的围岩压力计算公式来进行支护设计计算的方法。数值解法是指以计算机为工具，利用有限元、边界元、离散元及微分流形法等数值方法来计算围岩压力和支护参数的设计方法。对围岩整体稳定性验算，常采用数值解法或解析解法；对局部可能失稳的围岩块体的稳定性验算，常采用块体极限平衡方法。

从围岩破坏机理可知，锚喷支护在坚硬裂隙岩体与软弱破碎岩体中的支护作用机理是不同的，前者着重于防止局部危岩的滑移坠落，后者着重于防止围岩整体失稳。

1）坚硬裂隙岩体喷射混凝土支护的计算方法。在坚硬裂隙岩体中，围岩的塌落常常从某一局部不稳定岩块的坠落开始，因此，一旦喷层能阻止不稳定岩块的滑移和坠落，保持和加强围岩的咬合、镶嵌与夹持作用，就可以维持围岩的稳定。所以，坚硬裂隙岩体喷射混凝土支护的计算方法一般采用块体平衡法验算危石的稳定。

喷射混凝土对局部不稳定块体的抗力可按下式验算：

式中：G——不稳定块体重量（kN）；

fct——喷射混凝土设计抗拉强度（kPa）；

h——喷射混凝土厚度（mm），h＞100mm时，取h=100mm；

Ur——不稳定块体出露面的周边长度（m）；

K——安全系数，一般取2.0。

当喷层厚度大于100mm或喷层与围岩黏结强度很低时，在局部不稳定块体的作用下，喷层呈现黏结破坏，这里需设置锚杆，由喷层与锚杆共同承受不稳定块体的重量。

①拱腰以上的喷射混凝土与锚杆对局部不稳定块体的抗力可按下列公式验算：

对于喷射混凝土与水泥砂浆锚杆支护：

对于喷射混凝土与预应力锚杆（索）支护：

或

式中：As——单根锚杆杆体的截面积（mm2）；

Ay——单根预应力锚杆（索）的截面积（mm2）；

n——锚杆或预应力锚杆（索）的根数；

fst——水泥砂浆锚杆钢筋设计抗拉强度（kPa）；

P——单根预应力锚杆（索）的预张拉力值（kN）；

σcon——预应力锚杆（索）张拉控制应力（kPa）。

②拱腰以下及边墙喷射混凝土及锚杆对局部不稳定块体的抗力可按下式验算：

对于喷射混凝土与水泥砂浆锚杆支护：

对于喷射混凝土与预应力铺杆（索）支护：

式中：G1、G2——分别为不稳定岩块平行作用于及垂直作用于滑动面上的分力（kN）；

A——岩石滑动面的面积（m2）；

c——岩石滑动面上的黏聚力（kPa）；

fsv——水泥砂浆锚杆钢筋设计抗剪强度（kPa）；

f——岩石滑动面的摩擦系数；其他符号意义同上。

③黏结式锚杆（头）锚入稳定岩体的长度，应同时满足下列公式：

式中：ln——锚杆杆体或锚索锚入稳定岩体的长度（m）；

d1——锚杆钢筋直径或锚索体直径（m）；

d2——锚杆孔直径（m）；

fst——锚杆钢筋或锚索体设计抗拉强度（kPa）；

fcs——水泥砂浆与钢筋（钢索）的设计黏结强度（kPa）；

fcr——水泥砂浆与钻孔壁的设计黏结强度（kPa）；

K——安全系数，取1.5。

此时，锚杆最大锚固力Q可按下式计算：

④锚杆间距。对于无预应力锚杆，要求每根锚杆承受的岩石重量小于其锚固力或杆体的拉断力，即：

或

式中：γ——岩石容重（kg/m3）；

A——危石面积（m2）；

D——锚杆间距，式中可看成锚杆间距与排距相等（m）。

所以，锚杆间距同时满足下式：

对于预应力锚杆，每根锚杆除承受岩石重量外，还要承受预应力。一般预应力为锚固力的50%～80%。因而上述计算锚杆间距D的公式相应变化为：

当同时设有锚杆和喷射混凝土时，不稳定块体由锚杆和喷层共同承担。因此，在锚杆计算中，要扣去喷层的承载部分。

2）软弱破碎岩体中锚喷支护设计。软弱破碎岩体中的隧洞假定为均质岩体的圆形隧洞。在围岩侧压系数λ≈1及λ＜0.8两种不同情况下，锚喷支护层的破坏特征是不同的。前者主要验算喷射混凝土层的压切破坏，后者则按楔形破裂体挤入隧洞验算喷射混凝土的剪切破坏。

①λ≈1时圆形隧洞喷射混凝土支护的计算。

ⓘ围岩压力计算。围岩压力计算分有、无锚杆两种情况。在无锚杆时，作用于喷射混凝土支护上的围岩压力按下式计算：

式中：Pi——围岩压力或需要的支护抗力（MPa）；

c——围岩的黏聚力（MPa）；

φ——围岩的内摩擦角（°）；

σ0——天然应力（MPa）；

M——围岩弹塑性界面上的应力差（MPa）；

G——围岩剪切变形模量（MPa）；

r0——隧洞半径（m）；

ur0——刚出现塑性区时洞壁径向位移（m）。

当隧洞周边设有径向锚杆时，无论端头锚固型锚杆，还是全长黏结型锚杆，都能通过承受拉力限制围岩径向位移，改善围岩应力状态，并通过锚杆承受剪力提高锚固区围岩的c、φ值。因此，围岩塑性区半径及最大松动区均比无锚杆时小，计算围岩压力Pi时，需考虑锚杆的作用。

式中：c1、φ1——分别为加锚后围岩的黏聚力和内摩擦角。一般可取φ1=φ，c1可按c和由锚杆抗剪力折算而得。

这时，洞壁位移ur0为：

锚杆外端位移u1和内端位移u2分别为：

式中：u0——锚固前洞壁位移值，可计算或实测；其他符号意义同上。

按照锚杆与围岩共同变形理论，对于端头锚固型锚杆，其最大锚杆轴力Q为：

式中：E0——锚杆的弹性模量（MPa）；

f——锚杆的截面积（mm2）；

其他符号意义同上。

由Q可求得：(www.daowen.com)

式中：D1、D2——分别为锚杆的横向和纵向间距（m）；

Q——锚杆最大锚固力（kN）。

当锚杆有预拉力Q1作用时，则：

通过试算，可以求出Pa、Pi及R1。

若锚杆为全长黏结型锚杆时，通过砂浆对锚杆的剪切传递而使锚杆受拉。在一般岩层条件下，可认为锚杆与围岩发生共同位移，而略去围岩与锚杆间的相对位移。锚杆轴力沿全长不是均等的，而是存在一中性点，该点剪力为零，而锚杆在该点上的拉应力（轴力）最大，最大值Qmax可由下式计算：

为使计算简化，用Qmax代替Q，可将黏结型锚杆按端头锚固型锚杆进行计算，计算方法同前。

锚杆的抗拉安全系数K应在1～1.5之间。

为防止锚杆和围岩一起塌落，锚杆长度必须大于松动区厚度Ra，而且有一定安全度，松动区厚度Ra可按下式确定：

锚杆间距D1、D2应满足式（12-28）的要求，这样能保持锚杆有一定的实际加固区厚度。此外，D1、D2的合理选择应使喷射混凝土层具有适合的厚度，这样才能发挥喷层的作用。

按式（12-27）解出Pimin，由此得：

要求计算得到的K2值在2～4.5之间。

作为喷射混凝土层厚度的校核，要求喷层内壁切向应力小于喷射混凝土抗压强度，按厚壁筒理论有：

式中：a=r0/ri（r0、ri——分别为喷层的外半径和内半径（m）；

fcc——喷射混凝土设计抗压强度（Pa）。

由此可算出喷层厚度h：

式中：K1——喷层的安全系数，一般取1.2～1.5。

②λ＜0.8时圆形隧洞喷射混凝土支护的计算。

ⓘ围岩压力计算。根据滑移线理论，剪切滑移线方程及滑移线长度L为：

式中：r0——隧洞半径（m）；

ρ——破裂起始角，对于软弱岩体中的圆形隧洞，可按表12-7取值；α=45°-φ/2（φ

为围岩内摩擦角）。

表12-7　λ与ρ值表

以R=r代入下式，即可得到满足喷层不出现剪切破坏时所需要的支护抗力Pi：

式中：R——围岩塑性区半径（m）；其他符号意义同前。

或

图12-31　喷层剪切破坏示意图

式中：K2——剪切破坏安全系数，取1.5～2.0；

b=2r0cosρ;

fcτ=0.2fcc，其中fcτ、fcc分别为喷射混凝土抗剪强度（Pa）和轴心抗压强度（Pa）。

除考虑上述剪切破坏形态外，还需验算Pi作用于喷射混凝土层是否出现压切破坏，故喷层厚度h尚需满足式（12-31）。

③有锚杆和钢筋网时，喷层厚度的计算。当有锚杆时，由于c、φ值将改变为c1、φ1，故式（12-34）应改写为：

锚杆的附加支护抗力Pa由下式确定：

Pa值还应用锚杆锚固力Q值进行验算：

式中：fst——锚杆材料的设计抗拉强度（MPa）；

Fs——单根锚杆杆体的截面积（mm2）；

D1、D2——分别为锚杆的纵、横向间距（m）；

K1——安全系数。

Pa应采用式（12-38）和式（12-39）中的较小值。

当喷射混凝土中配筋时，则式（12-37）为：

附加钢筋网的支护抗力Pt可按下式求得：

式中：Fs——单根环向钢筋的截面积（m2）；

fcτ——钢筋抗剪强度（MPa）；

S——环向钢筋的间距（m）。

喷射混凝土厚度计算仍可用式（12-31）和式（12-36）。

（3）监控量测法设计与新奥法。由于地下硐室的受力特点及其复杂性，单靠使用工程类比法或理论分析法进行设计，都不能取得满意的效果，往往需要现场监视岩体和支护加固体系的稳定性，并应用现场监测结果来修正设计，指导施工，所以监控量测法设计实际是通过信息反馈来进行设计的。

反馈方法目前有两种：一是经验方法，就是将硐周位移量测结果（或经某种统计处理）与以往用工程类比法建立的判别准则直接作比较，藉以确认或调整支护参数与施工措施和方法；二是力学方法，即利用硐室测得的围岩位移，反推岩体的初始地应力和岩体变形参数，并用以作为输入信息对该隧道断面做围岩稳定分析，从而获得是否有必要修正支护参数与施工方法的输出信息，这种反馈方法又称位移反分析法。

前文已经述及，锚喷设计通常包括初步设计阶段和施工设计阶段。初步设计一般应用工程类比法与理论分析法进行。施工设计则是根据现场监控量测所得到的信息，对初步设计中不符合实际情况的部分进行修正，使设计参数和施工对策更加合理。

监控量测法设计的主要环节是，现场监测—数据处理—信息反馈3个方面。现场监测包括制订方案、确定测试内容、选择测试手段、实施监测计划。数据处理包括原始数据的整理、明确数据处理的目的、选择处理方法、提出处理结果。信息反馈包括反馈方法（定性反馈与定量反馈）和反馈作用（修正设计与指导施工）。有关监测方法与监测数据的分析与处理可参考有关文献。

建立在监控量测基础上的新奥地利隧道设计施工法（简称新奥法，NATM）是一种设计、施工、监测相结合的科学的隧洞支护方法。喷射混凝土、锚杆和现场监控量测被认为是新奥法的三大支柱。至今，新奥法在世界各国的隧洞和地下工程建设中获得了极为迅速的发展，特别是在困难地层的条件下修建隧洞以及控制围岩的高挤压变形方面，显示了很大的优越性。

新奥法由L.Rabcewicz在1964年提出，是在总结隧洞建造实践基础上创立的。它的理论基础是最大限度地发挥围岩的自支承作用。自新奥法提出后，在铁路、公路、水工隧洞及软弱地层中的城市地下工程中获得了广泛的应用。

新奥法的基本原则如下：

1）围岩是隧洞承载体系的重要组成部分。

2）尽可能保护岩体的原有强度。

3）力求防止岩土松散，避免岩石出现单轴和双轴应力状态。

4）通过现场量测，控制围岩变形，一方面要允许围岩变形；另一方面又不允许围岩出现有害的松散。

5）支护要适时，最终支护既不要太早，也不要太晚。

6）喷射混凝土层要薄，要有“柔”性，宁可出现剪切破坏，而不要出现弯曲破坏。

7）当要求增加支护抗力时，一般不加厚喷层，而采用配筋、加设锚杆和拱肋等方法。

8）一般分两次支护，即初期支护和最终支护。

9）设置仰拱，形成封闭结构。

新奥法是与其必须遵循的原则紧密地联系在一起的。新奥法的特征就在于充分发挥围岩的自承作用。喷射混凝土、锚杆起加固围岩的作用，把围岩看作是支护的重要组成部分并通过监控量测，实行信息化设计和施工，有控制地调节围岩的变形，以最大限度地利用围岩的自承作用。

在隧洞工程中，对于不稳定围岩，要使其不发生破坏，必须限制其变形和发展，这就需要在洞壁上施加一定的支护抗力，以使围岩达到新的平衡状态。

图12-32为隧洞围岩变形（Δr）与支护抗力（Pi）之间的关系曲线。它清楚地表明，要使围岩所产生的变形越小，则需提供的支护抗力就越大。如果允许围岩产生较大的变形，则可施加较小的支护抗力。当围岩变形超过允许值时，围岩出现破坏，形成作用于支护上的“松散压力”。这样，支护结构上所受的荷载反而增大。因此，理想的支护设计应当是以最小的支护抗力来维护围岩的稳定，也就是支护曲线在K点处与围岩特性曲线相交。

图12-32　隧洞围岩变形与支护抗力之间的关系曲线

通常支护设计应有一定的安全度，因此可设计成支护特性曲线在K′点处与围岩特性曲线相交。新奥法的成功之处就在于它能通过合理采用喷射混凝土锚杆支护方法与支护时机，使支护特性曲线在接近Pi处与围岩特性曲线相交，取得平衡，以充分发挥围岩的自支承作用。而支护时机的确定建立在监控量测的基础上。