浅谈隧道三台阶七步开挖法

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[摘要]目前大隧道施工已成一种趋势，三台阶七步开挖法具有进尺快、安全等特点，在我国隧道施工中不断施工，这里我结合图示将工序及施工点简要的介绍。

[关键词]范围 特点 工序 注意事项

[中图分类号] U455 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-2-307-1

1三台阶七步开挖法的施工范围

三台阶七步开挖法适用于开挖断面为100～180 平方米，具备一定自稳条件的Ⅳ、V级围岩地段隧道的施工。主要表现包括：黄土、强风化岩层（强风化泥岩、强风化泥质粉砂岩等）。不适用于围岩地质为流塑状态、洞口浅埋偏压段（但经过反压处理或施做超前大管棚后可采用）。

2三台阶七步开挖法的特点

（1）施工空间大，方便机械化施工，可以多作业面平行作业。部分软岩或土质地段可以采用挖掘机直接开挖，工效较高。

（2）在地质条件发生变化时，便于灵活、及时地转换施工工序，调整施工方法。

（3）适应不同跨度和多种断面形式，初期支护工序操作便捷。

（4）在台阶法开挖的基础上，预留核心土，左右错开开挖，利于开挖工作面稳定。

（5）当围岩变形较大或突变时，在保证安全和满足净空要求的前提下，可尽快调整闭合时间三台阶七步开挖法施工应符合下列要求：①以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破；②弧形导坑应沿开挖轮廓线环向开挖，预留核心土，开挖后及时支护；③其他分步平行开挖，平行施做初期支护，各分部初期支护衔接紧密，及时封闭成环；④仰拱紧跟下台阶，及时闭合构成稳固的支护体系；⑤施工过程通过监控量测，掌握围岩和支护的变形情况，及时调整支护参数和预留变形量，保证施工安全；⑥完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚基础。

3三台阶七步开挖法的施工工序

施工总体采用“弱爆破、强支护、早封闭、勤量测、少扰动” 的原则，保证施工安全。

3.1掌子面开挖

弱爆破开挖1部（掌子面），同时，每进尺1.2m～2m，围岩地段掌子面喷设计要求厚度的混凝土封闭，开挖时随时注意地质围岩状况，如含水量、落土（石）等情况，保证施工人员的安全。

分部施作1部导坑周边的初期支护，即初喷混凝土，砂浆锚杆、架立钢拱架等，然后复喷砼。在架立钢拱架后做好锁脚锚杆工作。

3.2分台阶施工2、3部

在滞后于1部一段距离后，弱爆破左右交错2-3m开挖2、3部，围岩条件允许的话可以采用机械开挖的方式开挖2、3部。

开挖2、3部后，对其周边进行初期支护。

3.3分台阶施工4、5部

在滞后于2、3部一段距离后，弱爆破左右交错2-3m开挖4、5部。围岩条件允许的话可以采用机械开挖的方式开挖2、3部。

开挖4、5部后，对其周边进行初期支护。

3.4分台阶开挖6部（核心土）。包括6-1、6-2、6-3。

3.5开挖7部。浇筑仰拱及隧底填充（仰拱及隧底填充应分次施作）。

4注意事项

（1）隧道进洞前应做好洞顶及洞口防排水系统、洞顶及洞口排水沟应按图纸要求做好封闭工作，砂浆抹面，避免地表水及施工用水下渗，影响暗洞施工、结构安全。

（2）三台阶七步开挖法施工应做好工序衔接。工序安排应紧凑、尽量减少围岩暴露时间，避免因长时间暴露引起的围岩失稳。

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规定时间段内，有条件的应尽量缩短闭合时间。仰拱应超前施工，仰拱距上台阶开挖工作面宜控制在30-40m，铺设防水板、二次衬砌等后续工作应及时进行。二次衬砌距仰拱宜保持2倍以上衬砌循环作业长度，但不得大于50m。

（3）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3-5m，宽度宜为隧道开挖宽度的1/3-1/2。

（4）三台阶七步开挖法施工应严格控制开发长度，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，开挖后立即初喷砼，以减少围岩暴露时间。

（5）严格按设计要求施工超前支护，控制好超前支护外插角，保证超前支护的长度、间距要求，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施工。

（6）隧道周边部位应预留30cm人工开挖，其余部位宜采用机械开挖，局部需要爆破时，必须采用若爆破，不得超挖。施工时应严格控制装药量，减少对围岩的扰动。

（7）中、下台阶左、右侧开挖应错开、严禁对开，左右侧错开距离宜为2-3m。

（8）钢拱架应严格按设计及规范要求加工制作和架设。钢拱架应架设在坚实基面上，严禁拱（墙）脚悬空或采用虚渣回填。钢拱架应与锁脚锚杆（管）焊接牢固。

（9）隧道超挖部分必须回填密实，严禁初期支护背后存在空洞。初期支护背后应进行注浆处理，严禁采用杂物、石块等填充，保证初期支护与围岩密贴。

（10）施工过程中可采用增加拱（墙）脚锁脚锚杆（管）、增设钢拱架拱（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）脚承载力等措施控制变形。

（11）应加强监控量测工作，根据围岩周边位移、拱顶下沉等相关参数的位移速率及位移量，确定下道工序的时间。

（12）完善洞内临时防排水系统，严禁积水浸泡拱（墙）脚及在施工现场漫流，防止基地承载力降低。当围岩含水量大时，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。必要时可以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然后用水泵抽走。

（13）加强隧道内通风，做好掌子面到成洞段的逃生通道，一般采用80*100的水泥管铺设通道。

5结束语

三台阶七步开挖法是隧道施工工作者在不断的施工探索中，总结出来的施工方法。以其各方面的优点在隧道施工中得到广泛的应用。