台阶法(三台阶法)开挖施工工艺

中铁电气化局集团新建漳州港尾铁路亭仔岭隧道三台阶开挖施工方案新建漳州港尾铁路站前工程亭仔岭隧道三台阶开挖施工专项方案编制：审核:审批：中铁电气化局集团有限公司新建漳州港尾铁路工程指挥部二〇一四年六月中铁电气化局集团新建漳州港尾铁路亭仔岭隧道三台阶开挖施工方案目录一、概述 ................................................................................................................................................................... - 0 -二、编制依据 ........................................................................................................................................................... - 0 -三、施工设备投入情况............................................................................................................................................ - 0 -3。

1机械设备 ...................................................................................................................................................... - 0 - 3。

2测量仪器 ...................................................................................................................................................... - 1 -四、施工方案 ........................................................................................................................................................... - 1 -4。

隧道三台阶施工技术交底一、适用范围1、V级强风化围岩，且设有超前长管棚或小导管支护地段。

2、Ⅳ级围岩设有超前锚杆支护地段。

二、三台阶施工总体方案超短台阶法开挖：上台阶V级围岩每循环进尺1.2米，Ⅳ级围岩每循环进尺1.6～2.0米，当遇软弱围岩时，采用加强辅助施工措施稳定开挖工作面，以保证施工安全。

1、上台阶开挖采用人工钻爆开挖，及时施做初期支护和临时仰拱。

2、下台阶开挖时，采用左右侧壁导坑法交错换边开挖施工，遵循“弱爆破，短开挖”的原则，及时施做初期支护和临时仰拱。

3、仰拱开挖时，以下台阶的施工方式转入仰拱开挖，待左右部全部开挖并完成初期支护后隧道仰拱紧跟。

三、三台阶施工工艺框图四、三台阶法施工安全稳定情况分析及加强措施1、通过对隧道围岩力学特性分析，台阶法开挖隧道围岩应力集中部位主要出现在各开挖面附近，尤其在各转角附近。

开挖线附近隧道围岩各主应力基本呈压应力状态，隧道围岩受力条件较好。

2、隧道拱顶和仰拱是围岩位移比较突出的部位。

3、拱部开挖和下半部左（或右）半幅开挖是台阶法施工的关键。

施工过程中着重加固的范围为：左右拱腰以上45度范围和边脚墙以下45度范围为围岩应力松弛带。

针对以上围岩力学特性，采取如下加强措施：A、锁脚小导管由原设计3根，加强为4根；B、对于V级围岩左右拱腰以上45度范围围岩应力松弛带，每循环增加4根中空锚杆；本标段隧道Ⅴ级围岩、Ⅳ级围岩浅埋段、Ⅳ级围岩地下水发育段采用φ42mm的热压无缝钢花管制作的小导管超前支护，配合格栅（型钢）钢架使用，小导管环向间距40cm，Ⅴ级围岩小导管每根长3.5m，纵向每2.4m 设置一环，Ⅳ级围岩每根长4.2m，纵向每3.0m设置一环；沿隧道开挖轮廓线（在拱顶140度的范围内布设）环向布置并向外倾斜，其外插角一般为3～5度，但在施工时可根据实际情况作适当调整，但外插角不应大于10度；注浆压力为0.5～1.0MPa，纵向前后相邻排导管搭接水平投影长度不小于1.0m；导管钻φ8mm注浆孔，间距15cm，呈梅花形布置，前端加工成锥形，尾部长度不小于30cm作为不钻孔的止浆段。

台阶法、三台阶法开挖作业指导书1、目的指导隧道开挖施工作业。

2、适用条件及范围本作业指导书适用于*＊*＊＊＊三标段隧道开挖施工.三台阶法适用于Ⅳ、Ⅴ级围岩，台阶法适用于Ⅲ级、Ⅳ级围岩。

3、施工准备3.1、施工测量放样：开挖前将控制开挖的中线、水平引至开挖部位掌子面，确定开挖轮廓。

根据钻爆设计布置好炮眼.3。

2、钻爆设计：岩石隧道开挖前，根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆破材料等进行钻爆设计。

其内容为：炮眼的布置、数目、深度和角度，装药量和装药结构，起爆方法和爆破顺序,凿岩机的台数安排等。

设计图包括:炮眼布置图、周边眼装药结构图、钻爆参数表.3.3、根据施工设计图及定型图绘制开挖施工草图.施工草图上的中线、水平控制桩与现场放样桩点相对应。

隧道施工为避免侵限,一般需将净空放大5cm，所以在绘制开挖草图时也将开挖轮廓尺寸放大5cm(底部不再放大).而且还要根据实际,结合规范要求,预留初期支护变形量5～8cm，即开挖轮廓线还要放大5～8 cm。

3。

4、开挖作业照明安装，钻眼机具到位，高压风水管的连接。

3。

5、做好洞内、外排水系统，保证排水畅通。

3。

6、规划弃碴场位置,布设出碴路线，出碴设备准备。

4、开挖4。

1、工艺原理及特点4。

1。

1、台阶法台阶法适用于双线隧道Ⅲ级、Ⅳ级围岩 ;施工时先开挖上半断面，待开挖到一定长度后再同时开挖下半断面,形成上、下断面同时并进的施工方法。

将隧道断面分上下台阶开挖，爆破施工分两次进行，可以减小爆破对围岩的扰动，保护围岩，上半断面开挖后为下半断面的开挖创造临空面，降低炸药消耗,同时两台阶开挖可减小隧道开挖后的空间效应,初期支护能尽早施工，可充分发挥围岩的自稳、自承能力，获得安全的地下空间。

4。

1。

2、三台阶法三台阶法适用于本区段隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩。

将隧道分成三部分开挖，施工时先开挖上台阶,待开挖到一定长度后再同时开挖中台阶及下台阶，形成上、中、下三台阶同时并进的施工方法.将隧道断面分上中下台阶开挖，爆破施工分三次进行，可以减小爆破对围岩的扰动，保护围岩，上台阶开挖后中下台阶的开挖创造临空面,降低炸药消耗,同时三台阶开挖可减小隧道开挖后的空间效应,初期支护能尽早施工，可充分发挥围岩的自稳、自承能力，获得安全的地下空间。

隧道出洞施工三台阶七步法按隧道新奥法施工的基本原理遵循“短进尺、弱爆破、早封闭、勤量测”的施工原则，抑制围岩变形，按上中下三台阶法开挖出洞施工，最大限度地发挥围岩自身的承载能力。

隧道三台阶七步法掘进开挖施工中严格遵守：“管超前、严注浆、短进尺、强支护、勤量测、早封闭”的原则。

三台阶法开挖的施工工艺和技术措施第一步：利用上一循环开挖支护时架立的钢架，施作小导管超前支护→进行①部弱爆破开挖→进行Ⅰ部导坑拱部初期支护，其工作内容含：初喷4cm厚混凝土封闭，架立钢架，挂钢筋网，接长焊接钢架周边纵向连接钢筋，施作系统锚杆和锁脚锚杆（管），复喷混凝土至设计厚度。

第二步：滞后①→Ⅰ部导坑≥3~5m，进行②部弱爆破开挖→进行Ⅱ部导坑边墙初期支护，其工作内容含：初喷4cm厚混凝土封闭，架立边墙钢架和临时钢架，挂钢筋网，接长焊接钢架周边纵向连接钢筋，施作系统锚杆和锁脚锚杆（管），复喷混凝土至设计厚度。

第三步：滞后②→Ⅱ部导坑≥3~5m，进行③部弱爆破开挖→进行Ⅲ部导坑边墙初期支护，其工作内容含：初喷4cm厚混凝土封闭，架立边墙钢架，挂钢筋网，接长焊接钢架周边纵向连接钢筋，施作系统锚杆和锁脚锚杆（管），复喷混凝土至设计厚度。

第四步：滞后③→Ⅲ部导坑≥3~5m，进行④部弱爆破开挖→进行Ⅳ部导坑边墙初期支护，其工作内容含：初喷4cm厚混凝土封闭，架立边墙钢架，挂钢筋网，接长焊接钢架周边纵向连接钢筋，施作系统锚杆和锁脚锚杆（管），复喷混凝土至设计厚度。

第五步：滞后④→Ⅳ部导坑≥3~5m，进行⑤部弱爆破开挖→进行Ⅴ部导坑边墙初期支护，其工作内容含：喷4cm厚混凝土封闭，架立边墙钢架，挂钢筋网，接长焊接钢架周边纵向连接钢筋，施作系统锚杆和锁脚锚杆（管），复喷混凝土至设计厚度。

第六步：滞后⑤→Ⅴ部导坑≥2~3m，进行⑥部弱爆破开挖核心土→进行⑥部弱爆开挖时，按照2~3m分⑥-1、⑥-2、⑥-3台阶分部开挖。

第七步：滞后⑥-3部≥3~5m，进行⑤部弱爆破开挖→进行Ⅵ部导坑边墙初期支护，其工作内容含：初喷4cm厚混凝土封闭，架立边墙钢架，挂钢筋网，接长焊接钢架周边纵向连接钢筋，施作系统锚杆和锁脚锚杆（管），复喷混凝土至设计厚度→进行仰拱衬砌施工，其工作内容：根据设计如果有仰拱钢筋，先进行钢筋绑扎，立模浇筑仰拱混凝土→进行仰拱填充混凝土施工，其工作内容：根据设计如果有中心排水沟，先进行中心排水沟立模、待浇筑段端模立模后，浇筑仰拱顶填充混凝土。

3.2 台阶法开挖台阶法开挖就是将开挖断面分成两步或多步开挖， 具有上下两个 工作面（多台阶时有多个工作面） ，可分为正台阶法、三台阶法（七 步流水、预留核心土）等。

3.2.1 适用范围（ 1）两台阶开挖法一般适应于地层较好的Ⅲ、 Ⅳ级围岩， 将断面分成上下两个台阶 开挖，上台阶长度一般控制在 1～ 1.5 倍洞径（ D ）以内。

（2）三台阶七步开挖法 三台阶七步开挖法指隧道开挖过程中， 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，然后及时支护，形成支 护整体，以缩小作业循环赶时间，逐渐向纵深推进的隧道开挖方法。

一般适用于黄土地区隧道施工， 也可用于其它地区的Ⅲ～Ⅳ级围岩地 段施工。

3.2.2 施工工艺流程（1）台阶法施工工艺流程图 3.2-01 施工正台阶法施工图 3.2-02 施工三阶法施工图3.2.2 正台阶法施工流程图2）三台阶七步开挖工艺流程图3.2.2 三台阶法施工流程图3.2.3 施工工艺（1）施工准备①施工测量放样：开挖前将控制开挖的中线、水平引至开挖部位掌子面，确定开挖轮廓（根据测得的围岩收敛数据分析得出需放大的净空值，设计一般有规定可供参考）。

②钻爆设计确定：炮眼的布置、数目、深度和角度，装药量和装药结构，起爆方法和爆破顺序，凿岩机的台数安排等。

③开挖台车准备就绪，加固良好，防护安全。

④开挖作业照明安装，高压风水管的连接到位。

⑤机械、机具数量满足要求且状况良好。

⑥人员到位，且培训合格。

（2）钻孔作业钻眼前先检查开挖断面中线、水平和断面轮廓以及炮眼布置与设计相符后再进行钻眼。

钻眼采用人工作业台架上用气腿式风钻钻眼。

钻眼从上往下进行，避免在钻眼过程中掉下的石碴堵塞已钻好的孔眼。

炮眼钻好后用高压风进行清孔以及按炮眼布置图进行检查并作好记录。

不符合要求的炮眼要求重钻，经检查合格后方可装药爆破。

（3）装药爆破按照爆破设计图正确装药及连接，完成后检查、确认与设计相符后进行爆破。

台阶法、三台阶法开挖作业指导书1、目的指导隧道开挖施工作业。

2、适用条件及围本作业指导书适用于******三标段隧道开挖施工。

三台阶法适用于Ⅳ、Ⅴ级围岩，台阶法适用于Ⅲ级、Ⅳ级围岩。

3、施工准备3.1、施工测量放样：开挖前将控制开挖的中线、水平引至开挖部位掌子面，确定开挖轮廓。

根据钻爆设计布置好炮眼。

3.2、钻爆设计：岩石隧道开挖前，根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆破材料等进行钻爆设计。

其容为：炮眼的布置、数目、深度和角度，装药量和装药结构，起爆方法和爆破顺序，凿岩机的台数安排等。

设计图包括：炮眼布置图、周边眼装药结构图、钻爆参数表。

3.3、根据施工设计图及定型图绘制开挖施工草图。

施工草图上的中线、水平控制桩与现场放样桩点相对应。

隧道施工为避免侵限，一般需将净空放大5cm，所以在绘制开挖草图时也将开挖轮廓尺寸放大5cm（底部不再放大）。

而且还要根据实际，结合规要求，预留初期支护变形量5～8cm，即开挖轮廓线还要放大5～8 cm。

3.4、开挖作业照明安装，钻眼机具到位，高压风水管的连接。

3.5、做好洞、外排水系统，保证排水畅通。

3.6、规划弃碴场位置，布设出碴路线，出碴设备准备。

4、开挖4.1、工艺原理及特点4.1.1、台阶法台阶法适用于双线隧道Ⅲ级、Ⅳ级围岩；施工时先开挖上半断面，待开挖到一定长度后再同时开挖下半断面，形成上、下断面同时并进的施工方法。

将隧道断面分上下台阶开挖，爆破施工分两次进行，可以减小爆破对围岩的扰动，保护围岩，上半断面开挖后为下半断面的开挖创造临空面，降低炸药消耗，同时两台阶开挖可减小隧道开挖后的空间效应，初期支护能尽早施工，可充分发挥围岩的自稳、自承能力，获得安全的地下空间。

4.1.2、三台阶法三台阶法适用于本区段隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩。

将隧道分成三部分开挖，施工时先开挖上台阶，待开挖到一定长度后再同时开挖中台阶及下台阶，形成上、中、下三台阶同时并进的施工方法。

隧道三台阶法开挖施工工法智文忠、程鹏、崔乐超、，一、,1.前言大断面软岩隧道施工中，传统的施工方法有双侧壁导坑法、CD法、CRD法等，这些施工方法进度慢、工效低、存在一定的局限性，如：限制了大型施工机械的使用，基本靠人工开挖，工效低、速度慢，难以满足客运专线工期要求；拆除临时支护时，正洞初期支护会因突然卸载而出现大的变形，存在安全风险；各分部开挖面循环衔接性差，相互干扰大，施工质量得不到充分保证；临时支护反复拆除，成本投入大等。

而目前国内大断面软岩隧道施工中，我们往往会面临以下问题：对工期紧迫性的要求，需组织快速施工；工程水文地质复杂，可变性大，须选择一种能适应地质变化而迅速过渡的施工方法；能较大限度地发挥大型施工机械的优势，以求最佳的施工进度；把长期施工实践所积累的作业习惯融合于施工方法中，做到高工效，易掌握，达到快速形成施工能力的目的等要求。

借鉴近几年大断面隧道施工的成功经验，规避传统施工方法的局限性，以加快隧道施工进度、保证隧道施工安全、提高施工质量为目的，在重庆沿江高速公路隧道施工中，提出了三台阶七步开挖法施工的工艺流程、施工步骤、控制要点、劳动组织、机具设备等，突出大断面软岩隧道开挖施工的技术特点，总结完善形成本工法。

2.工法特点2.1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；2.2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；2.3适应不同跨度和多种断面形式，初期支护工序操作便捷；2.4在台阶法开挖的基础上，预留核心土，左右侧错开开挖，利于开挖工作面稳定；2.5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；2.6用范围本工法适用于开挖断面为I级公路二车道和三车道，具备一定自稳条件的W、V级围岩地段隧道的施工。

不适用于围岩地质为流塑状态、洞口潜埋偏压段（但经过反压处理或施作超前大管棚后可采用）。

三台阶法隧道开挖施工工法作者：智文中来源：《科技资讯》 2014年第4期智文中(中铁十二局集团有限公司第二工程公司山西太原 030032)摘要:三台阶法隧道开挖在在大断面隧道施工中,可以很好地缩短工期,提高工效。

本文通过对三台阶法隧道开挖施工工法的特点、适用范围、工艺流程、效益分析等方面详细的阐述,总结了三台阶法隧道开挖施工工法,为此工法在今后隧道施工中的普遍应用产生了深远的影响效用。

关键词:三台阶法隧道开挖左右错开环向开挖预留核心土初期支护效益分析中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)02(a)-0087-03大断面软岩隧道施工中,传统的施工方法有双侧壁导坑法、CD法、CRD法等,这些施工方法进度慢、工效低、存在一定的局限性,如:限制了大型施工机械的使用,基本靠人工开挖,工效低、速度慢,难以满足客运专线工期要求;拆除临时支护时,正洞初期支护会因突然卸载而出现大的变形,存在安全风险;各分部开挖面循环衔接性差,相互干扰大,施工质量得不到充分保证;临时支护反复拆除,成本投入大等。

而目前国内大断面软岩隧道施工中,我们往往会面临以下问题:对工期紧迫性的要求,需组织快速施工;工程水文地质复杂,可变性大,须选择一种能适应地质变化而迅速过渡的施工方法;能较大限度地发挥大型施工机械的优势,以求最佳的施工进度;把长期施工实践所积累的作业习惯融合于施工方法中,做到高工效,易掌握,达到快速形成施工能力的目的等要求。

借鉴近几年大断面隧道施工的成功经验,规避传统施工方法的局限性,以加快隧道施工进度、保证隧道施工安全、提高施工质量为目的,在重庆沿江高速公路隧道施工,提出了三台阶法隧道开挖施工的工艺流程、施工步骤、控制要点、劳动组织、机具设备等,突出大断面软岩隧道开挖施工的技术特点,总结完善形成本工法。

1 工法特点施工利用空间大,便于机械操作,可以多个作业面同时施工。

可以统筹安排施工,工效较高;当地质条件发生变化时,可以及时转换施工工序,调整施工方法,避免窝工;利用台阶法预留核心土法开挖施工,应左右侧错开开挖,利于减小对围岩的扰动,保证开挖作业面稳定;在围岩变形较大或突变时,保证安全和满足设计要求的前提下,可尽快缩短施工时间;适用不同跨度和多种断面形式的隧道,为初期支护工序在时间和空间上创造了条件。

3-1-3台阶法开挖施工工艺1 前言台阶法开挖法是隧道施工中采用最多的开挖方法，它不仅适用于地质条件较好的Ⅱ、Ⅲ级围岩，同时更适用于地质条件较差的Ⅳ、Ⅴ级围岩。

通常情况下，Ⅴ级围岩通过采取有效的辅助施工措施后（管棚、超前预注浆等），采取台阶法开挖是最为安全的。

台阶法还存在于各类主体施工方法（CD法、CRD法）中的分部开挖之中。

1.1 台阶开挖法定义台阶法开挖是将隧道设计断面分成两次或三次开挖，其中上台阶超前一定距离后，上下台阶同时并进的施工方法。

1.1.1长台阶上台阶超前50以上或大于5倍洞跨；1.1.2短台阶上台阶长度小于5倍但大于1-1.5倍洞跨；1.1.3超短台阶上台阶仅超前3-5m，断面闭合较快。

1.2 工艺特点地质条件较好时采取台阶法开挖，其对钻孔设备要求不高，通过普通凿岩机上下台阶同时钻孔和起爆，达到隧道同时开挖掘进的目的。

在同样的地质条件下，效率比全断面开挖略低，但设备投入不大。

地质条件较差时采取超短台阶法开挖，由于所采取的辅助施工措施而使得上下台阶施工干扰较大。

因此，施工中要解决好上下台阶施工干扰问题。

台阶法开挖时的爆破效果没有全断面法开挖容易控制。

1.3 适用范围采用台阶法开挖,台阶长度必须根据隧道断面跨度、围岩地质条件、初期支护形成闭合断面的时间要求、上部施工所需空间大小等因素来确定，如围岩较差，台阶长度可缩短，宜为5m左右。

如采用三级台阶法，第一个台阶高度以控制在2.5m以下。

1.3.1长台阶法适用于不影响工期、可进行单工序作业的短隧道施工；在长隧道施工中，如需分段贯通而调整隧道贯通误差时，也可采取该法施工。

1.3.2短台阶法适用于无工期压力的Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道。

由于该方法的上台阶施工干扰较大及整个隧道的生产效率极低，一般隧道施工不常采用。

1.3.3超短台阶法适用于机械化程度不高的各类围岩地段。

1.4 开挖施工工艺1.4.1 工艺流程图图1-1台阶法开挖施工流程图1.4.2 施工准备(1) 施工供风当上、下台阶同时采用人工手风钻钻孔时，高压风量根据全部手风钻的用风量加砼喷射设备的用风量计算；当下台阶采用半断面液压凿岩台车钻孔时，空压机的数量可减少或者功率减小。

台阶法开挖施工工艺标准FHEC-SD-5-20071适用范围台阶法开挖是将设计断面分成上、下断面（或上、中、下断面）分次开挖的成形的开挖方法。

适用于Ⅲ-Ⅴ级较软和节理发育的围岩。

台阶法按上台阶超前长度分为长台阶（台阶长度50m以上）、短台阶（台长5～50m），超短台阶三种。

短台阶、超短台阶两种方法遇软弱围岩时应慎重考虑，必要时采用辅助开挖（超前小导管、锚杆，长管棚，双层小导管等措施稳定开挖面。

2主要应用标准和规范2.0.1中华人民共和国行业标准《公路隧道施工技术规范》（JTJ 042-94）。

2.0.2中华人民共和国行业标准《公路工程质量检验评定标准》（土建工程）（JTGF80/1-2004）。

2.0.3中华人民共和国国家标准《爆破安全规程》（GB 6722-2003）。

2.0.4中华人民共和国国家标准《环境质量空气标准》（GB 3095-1996）。

2.0.5中华人民共和国行业标准《公路工程施工安全技术规范》（JTJ 076-95）。

3 施工准备3.1 技术准备3.1.1认真复核设计文件，根据工程实际编制性组织设计。

按照《施工方案审批办法》分级审批后，编制分项工程开工报告，报请监理工程师审批。

3.1.2组织有关人员对施工图纸、施工组织设计及相关资料进行学习，层层进行技术、质量和安全交底。

3.1.3成立QC小组，对施工中出现的难点问题进行技术攻关。

3.1.4对有关技术人员和特殊工种工人进行上岗前培训，并进行考核，达标者方可上岗。

3.1.5进行放样测量，标出隧道开挖轮廓线。

3.1.6认真做好围岩监控测量工作，根据对围岩变化的观测及量测数据的反馈，及时调整炮孔布置及爆破参数。

3.2机具准备3.2.1钻孔设备：风钻、钻孔台车、风镐、钢管、空气压缩机。

3.2.2出渣设备：挖掘机、装载机、自卸汽车（无轨运输）；装渣机、矿车、电瓶车、内燃机车（有轨运输）。

3.2.3供风、供水、供电设备：轴流风机、抽水机、高压水箱、发电机、变压器、防水照明灯。