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1、浅述隧道三台阶七步开挖法施工摘 要 在隧道施工中，不同的围岩、不同的地质状况、不同的断面开挖宽度要选择不同的施工方法，本文以包西铁路通道陕西段庆兴隧道施工为例，简要叙述了长大隧道施工中级围岩段的三台阶七步开挖法的施工流程、施工工法以及施工中应该注意的问题。关键词 隧道 三台阶七步 开挖 施工1 前 言在隧道施工中，不同的围岩、不同的地质状况、不同的断面开挖宽度要选择不同的施工方法，现以包西铁路通道陕西段庆兴隧道施工为例，简要叙述一下长大隧道三台阶七步开挖法施工工艺。2 工程简介 庆兴隧道位于陕西省蒲城县境内，紧邻洛滨镇庆兴村及蒙新庄，起迄里程为DK691253DK701493，全长10240m
2、，其中级围岩8900m，级围岩1340m，设计为大断面双线隧道。本隧道地质情况复杂，集湿陷性黄土、膨胀土、煤层瓦斯、采空区、正断层与逆断层、细砂软弱层、174m2超大断面黄土段、斜井三叉口段及两处下穿县级柏油公路等重难点工程为一体，最大埋深110m，最小埋深2.5m。在施工方法上，明洞采用明挖法施工，暗洞采用新奥法施工，级围岩段采用台阶法开挖，级围岩段采用三台阶七步开挖法开挖。本文主要介绍的就是隧道级围岩段三台阶七步开挖法。3 三台阶七步开挖法施工工艺流程三台阶七步开挖法是在三个台阶上分七个工作面，以前、后七个不同位置相互错开同时开挖，然后分步及时支护，形成支护整体，缩短循环作业时间，逐步向纵
3、深推进的隧道开挖施工方法。其工艺流程见三台阶七步开挖法施工工艺流程图。4 三台阶七步开挖法施工工艺4.1 第一步，上部弧形导坑开挖根据设计文件，在级围岩段先进行大管棚或超前小导管预支护，施工完毕后，再进行上部弧形导坑开挖。具体为：环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度为35m，宽度宜为隧道开挖宽度的1/31/2，开挖矢跨比应大于0.3。开挖时采用液压振动镐、小型机械或人工风镐进行，尽量不用爆破，不得已局部需要爆破时，采取浅孔弱爆破，严格控制装药量，每循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不超过1.5m。开挖后立即初良好差按规定处理，调整支护参数等仰拱及填充施工监控量测信息分析防水及二衬
4、施工下一个循环施工分段开挖隧底，施工封闭初期支护开挖上、中、下台阶预留核心土左右错开开挖中台阶，施作初期支护左右错开开挖下台阶，施作初期支护施工准备超前地质预报测量放线弧形导坑开挖，拱部初期支护超前支护（根据需要）三台阶七步开挖法施工工艺流程图喷35cm厚喷射砼，对围岩及时进行封闭，以减少围岩的暴露时间。初喷完毕后随即进行锚杆施作、挂网、架立钢架施工。在进行架立钢架施工时，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30打设3.5m长22的锁脚锚杆，将锁脚锚杆与钢架牢固焊接，最后复喷砼至设计厚度。4.2 第二、三步，左右中台阶开挖根据土石情况，开挖方式采用人工配合机械开挖或浅孔弱爆破
5、，每循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不超过1.5m,开挖高度一般为33.5m，左右台阶错开23m，开挖后立即初喷35cm厚喷射砼，对围岩及时进行封闭，随后进行锚、网系统支护、接长钢架施工。在进行接长钢架施工时，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30打设3.5m长22的锁脚锚杆，并将锁脚锚杆与钢架牢固焊接，最后复喷砼至设计厚度。4.3 第四、五步，左、右下台阶开挖开挖方式同左、右中台阶开挖，开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m,开挖高度一般为33.5m，左右台阶错开23m，开挖后立即初喷35cm厚喷射砼，及时施作锚杆、挂网支护、接长钢架。在进行
6、接长钢架施工时，在钢架脚底以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30打设3.5m长22的锁脚锚杆，并使之与钢架焊接牢固，复喷砼至设计厚度。4.4 第六步，上、中、下台阶预留核心土开挖各台阶分别开挖预留的核心土，开挖进尺与各台阶循环进尺相一致，开挖时采用浅孔控制爆破或挖掘机直接开挖。4.5 第七步，隧底开挖每循环开挖长度宜为23m，开挖时采用机械开挖或局部浅孔弱爆破，辅以人工修整。开挖后及时施作仰拱初期支护。在完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为46m。在三台阶七步开挖法施工过程中，始终将上、中、下台阶预留核心土中部4m范围内修整成斜坡道，以便施工机具和施工人员根据
7、工作面需要上下自如。三台阶七步开挖法施工工艺见三台阶七步开挖法开挖步骤图。5 注意事项5.1 三台阶七步开挖法施工应做好工序衔接，尽量减少围岩暴露时间，严格按照“超前探、管超前、短进尺、弱（不）爆破、强支护、紧封闭、勤量测”的原则组织施工。（1）严格按照设计文件要求施作超前支护，控制好超前支护外插角，严格按注浆工艺加固地层，保证隧道开挖在超前支护的保护下进行。待添加的隐藏文字内容3（2）初期支护应及时封闭成环，全断面初期支护闭合时间宜控制在15d左右，有条件时应尽量缩短闭合时间；（3）仰拱应超前施作，仰拱距上台阶开挖面宜控制在30m内，铺设防水板、二次衬砌等后续工作应及时进行；（4）二次衬砌距
8、仰拱宜保持2倍以上衬砌循环作业长度，距离掌子面距离不得大于50m。5.2 在满足作业空间和台阶稳定的前提下，应尽量缩短台阶长度，核心土长度应控制在35m，宽度宜为隧道开挖宽度的1/31/2。5.3 应严格控制每循环开挖长度，根据围岩地质情况，合理确定循环进尺，每次开挖长度不得超过1.5m；开挖后立即初喷35cm混凝土，及时封闭围岩。5.4 在开挖方式上，尽量采用人工配合机械开挖，开挖轮廓线周边部位预留30cm人工修整，其余部位宜采用机械开挖，不得超挖。局部需要爆破时，必须采用浅孔弱爆破，严格 控制装药量，以减少对围岩的扰动。5.5 中、下台阶左、右侧开挖应错开，严禁对开，左右错开距离宜为23m
9、。5.6 钢架应严格按设计及规范要求加工制作和架设。钢架应架设在坚实基面上，严禁拱（墙）脚悬空或采用虚渣回填。钢架应与锁脚锚杆（管）焊接牢固。5.7 隧道超挖部分必须用同级砼回填密实，必要时进行充填注浆，保证初期支护与围岩密贴，严禁初期支护背后存在空洞。5.8 严格控制拱顶下沉及围岩收敛。施工过程中可采用增加拱（墙）脚锁脚锚杆（管），增设钢架拱（墙）脚部位纵向连接筋，扩大拱（墙）脚初期支护基础及增设拱（墙）脚槽钢垫板等增强拱（墙）脚承载力的措施减小围岩松弛、控制围岩变形。5.9 应加强监控量测工作，根据量测结果，及时调整支护参数，确定二次衬砌施作时间，进行信息化施工管理。在岩体破碎、节理发育、
10、松散堆积体及浅埋地段，衬砌应在初期支护完成后及时施作。5.10 应完善洞内防排水系统，严禁积水浸泡拱（墙）脚及在施工现场漫流，以防止基底承载力降低。当地层含水量大时，上台阶开挖工作面附近宜开挖横向水沟，将水引至隧道中部或两侧排水沟排出洞外。必要时应配合井点降水等措施，降低地下水位至隧道仰拱以下，确保施工顺利进行。反坡施工时，应设置集水坑将水集中抽排。6 结束语三台阶七步开挖法在隧道围岩较差的地段或洞口浅埋段施工中都可以得到较好的运用，一般适用于隧道级围岩段，也可用于其他黄土隧道施工。此方法不仅可以有效的保证隧道施工安全，而且有益工序转换，几个工作面可同时作业，使整个施工处于连续循环中，确保掌子面不失稳，确保围岩较差段的施工进度。参考文献1、铁路隧道施工规范（TB102042002）；2、铁路隧道工程施工质量验收标准（TB104172003）。
