隧道“三台阶七步开挖法”

三台阶七步开挖法在浅埋软弱围岩大断面隧道中的应用隧道工程是一项综合性很强的工作，需要综合考虑地质、地形、水文、气象等因素，制订合理的开挖方案，以保证施工安全和工期进度。

在浅埋软弱围岩大断面隧道中，由于地质条件的限制，隧道的开挖难度较大，因此需要采用相应的开挖方法。

本文将介绍一个在该类隧道中应用广泛的开挖方法——三台阶七步开挖法。

一、三台阶七步开挖法的原理和特点三台阶七步开挖法是指在隧道的侧壁分别开挖三个阶梯，每个阶梯分成七层，每层开挖一定的长度，以此逐步降低隧道的横截面积，控制隧道的变形量。

该方法可使隧道在开挖过程中保持稳定，减少因地质条件不良而导致的隧道塌方、滑动等事故发生，提高施工质量和效率。

该方法的特点如下：1. 逐层开挖，分阶段降低横截面积，控制变形量。

2. 降低隧道开挖的风险和安全隐患。

3. 适用于浅埋软弱岩体，使开挖过程中的应力得到充分释放。

1. 前期准备工作。

选择开挖面和断面，绘制隧道的平面图和纵断面图，确定三个阶梯的高度和宽度，确定每层的开挖长度。

同时还需要实施洞口支护、排水、通风等前期准备工作。

2. 开挖第一阶梯。

先在侧壁上开挖从底部到高度为第一阶梯高度的区域，再从该区域开挖第一阶梯的底部，依次向上逐层开挖，每层长度为设计值。

开挖顺序应遵循从高到低，从中间到两端的原则。

3. 开挖第二阶梯。

隧道的第一阶梯开挖完成后，再向上开挖第二阶梯的底部，按照同样的方式逐层开挖，每层长度为设计值。

5. 排水和通风。

在隧道开挖过程中，要及时排除积水和井水，保证施工场地干燥，尽可能提高施工效率。

同时，还要实施通风措施，保障施工人员的健康和安全。

6. 支护加固。

在开挖每个阶段的过程中，要随时观察围岩的变形情况，根据需要进行支护和加固，保障隧道的安全和稳定。

7. 完工验收。

当隧道开挖完成后，进行整体的检查和验收，确保工程质量达到设计要求，符合相关要求和标准。

优点：1. 这种开挖方法对围岩的变形和稳定性要求较高，相对来说较为安全，可以减少塌方和地面沉降的风险。

大断面黄土隧道三台阶七步开挖法施工工艺工法宋连东西安地铁三号线试验段2标项目部1.前言1.1工艺工法概况三台阶七步开挖法是指在隧道开挖过程中，分三个台阶七个步骤，以前后七步相互错开同时开挖，然后分部同时支护，形成支护整体，缩短作业循环时间，逐步向纵深推进的作业方法，形成开挖及施作初期支护，混凝土仰拱紧跟下台阶及时施作构成稳固的初期支护体系。

1.2工艺原理大断面黄土隧道施工按照“新奥法”原理，遵循“早预报、管超前、非爆破、短开挖、少扰动、严治水、强支护、早封闭、勤量测、紧衬砌”的原则稳步前进。

三台阶七步开挖法是以弧形导坑开挖留核心土为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进的隧道施工方法。

开挖后应立即进行初期支护，保证在最短时间封闭围岩，及时完成仰拱，封闭成环，根据量测数据确定最佳二衬施工时间，尽早完成二衬施工。

2.工艺工法特点a.根据黄土隧道的断面尺寸、埋深和黄土的含水量等特性，并结合目前国内施工机械设备实际情况，经过不同步长工况下监控量测数据对比分析，形成了大断面黄土隧道三台阶七步开挖工法的各个步距要求。

b.初期支护由钢拱架、钢筋网片、锚杆、锁脚锚管、超前小导管、喷射混凝土等组成。

c.大断面黄土隧道采用新奥法施工，合理安排工序衔接，可加快施工进度，缩短工期。

d.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。

e.适应不同跨度和多种断面形式，初期支护工序操作便捷。

f.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。

g.采用监测信息化技术指导施工，使施工及成本始终处于受控状态。

3 适用范围本工艺工法适用于在黄土地区修建的大断面铁路、公路隧道、地铁隧道施工，对黄土地区修建的其他地下工程亦有借鉴意义。

4施工方法a.隧道开挖。

开挖时，采用人工配合挖掘机械的方式掘进，共分为上、中、下三台阶，上台阶长3～5m，中台阶长5～8m，下台阶长8～10m；每循环掘进上部0.8m安装型钢1榀，中部0.8m安装型钢1榀，下部1.6m安装型钢2榀；中部左右两侧掘进应错开2榀型钢，下部掘进应错开3榀型钢；掘进后应及时喷混凝土。

关于隧道“三台阶七步开挖法”的那些事儿(以下简称三台阶七步开挖法)是以弧形导坑开挖留核心土为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进的隧道施工方法。

三台阶七步开挖法施工立体效果图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）。

隧道开挖断面约为150～165 平方米，围岩级别为V级，上层风积砂质黄土，下伏上第三系泥岩，夹薄层砂岩、石膏岩和岩盐，虽然洞口地址表现为浅埋偏压，但洞口施做了一环30m长的108超前大管棚支护，因此，可以采用三台阶七步开挖法。

技术特点（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。

三台阶七步开挖法规避了侧壁导坑法、中隔壁法及交叉中隔壁法等需要拆除临时支护及受力转换造成不安全的因素，及时调整闭合时间，方便机械施工，利于施工工序转换。

施工原则采用三台阶七步开挖法施工应尽量缩短台阶长度，确保初期支护尽快闭合成环，仰拱和拱墙衬砌及时跟进，尽早形成稳定的支护体系。

施工工艺流程三台阶七步开挖法可分为以下主要步骤：A、上部弧形导坑环向开挖，施做拱部初期支护；B、中、下台阶左右错开开挖，施做墙部初期支护：C、中心预留核心土开挖、隧底开挖，施做隧底初期支护。

每部开挖后均应及时支护，隧底初期支护后应及时施做仰拱，尽早封闭成环。

三台阶七步开挖法l 总则1.0.1 为保证铁路大断面隧道施工安全和质量，规范开挖作业程序，加强过程控制，提高施工进度，制定本作业指南。

1.0.2铁路大断面隧道三台阶七步开挖法(以下简称“三台阶七步开挖法”)是以弧形导坑开挖留核心土为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进的隧道施工方法。

1.0.3三台阶七步开挖法适用于开挖断面为100～180 m。

，具备一定自稳条件的Ⅳ、V 级围岩地段隧道的施工。

1.0.4三台阶七步开挖法具有下列技术特点：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。

1.0.5采用三台阶七步开挖法施工应尽量缩短台阶长度，确保初期支护尽快闭合成环，仰拱和拱墙衬砌及时跟进，尽早形成稳定的支护体系。

1.0.6采用三台阶七步开挖法进行大断面隧道施工除应符合本作业指南要求外，尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。

2 施工准备2.0.1施工调查前应查阅设计文件和资料，制定调查提纲。

施工调查内容应包括工程概况、施工条件、地形地质及其他与工程相关内容。

调查结束后应编写施工调查报告。

2.0.2施工调查后应结合三台阶七步开挖法的特点，按照建设项目的规模和工期要求，有针对性地编制实施性施工组织设计和施工作业指导书。

2.0.3 采用三台阶七步开挖法施工的隧道，应进行施工技术交底，作业人员应进行岗前培训和安全教育，特殊工种的作业人员应持证上岗。

2.0.4施工机械配备应满足正常施工要求。

实施中，可根据施工进度要求分期、分批组织上场。

2.0.5 隧道施工机械配套应针对隧道大断面的特点，以实现机械化均衡生产为目标，配套的生产能力应为均衡施工能力的1．2～1．5倍。

三台阶七步法开挖法一、施工工艺流程⑴三台阶七步法开挖法可分为以下主要步骤：1、上部弧形导坑环向开挖，施做拱部初期支护；2、中下台阶左右错开开挖，施做拱墙部初期支护；3、中心预留核心土开挖，隧底开挖，施做隧底初期支护。

每步开挖后均应及时支护，隧底初期支护后应及时施做仰拱，尽早封闭成环。

⑵三台阶七步开挖法的施工工艺流程见图4.7-3。

4.7-3三台阶七步开挖法的施工工艺流程见图二、施工作业⑴采用三台阶七步开挖法施工的隧道，应将超前地质预报纳入施工工序，并各根据个工程水文地质变化情况，及时调整各部台阶长度或施工方法，采取相应的技术措施，及早封闭成环，保证施工安全。

⑵采用三台阶七部开挖法施工的隧道，应根据工程水文地质条件，按设计要求做好超前支护，防止围岩松驰，保证隧道开挖安全。

在断层，破碎带，浅埋段等自稳性较差或富水地层中，超前支护应按照设计要求进行加强。

⑶三台阶七步施工方法施工符合下列要求:1、以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破；2、弧形导坑开挖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。

⑷三台阶七步开挖施工步骤见图4.7-4，开挖透视图见4.7-5，施工顺序见图4.7-6。

第1步，上部弧形导坑开挖，在拱部超前支护后进行，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度宜为3～5米，宽度宜为隧道开挖宽度的1／2～1／3。

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 1.5米，开挖后立即初喷3～5cm混凝土。

上台阶开挖矢跨比应大于0.3，开挖后应及时进行喷、锚、网系统支护，架设钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按倾角300打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接、复喷混凝土至设计厚度。

三台阶七步法开挖方案一、目的明确隧道开挖作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范隧道开挖施工，尽可能地减少超挖，保证隧道的开挖作业安全、保证开挖质量。

二、编制依据1.《客运专线铁路隧道工程施工指南》（TZ214-2005）2.《客运专线铁路隧道工程施工质量验收标准》铁建设[2005]160号3.《杭甬客专施图HYZQ-2隧道设计图及参考图》三、适用范围三台阶七步开挖方法适用于新建铁路杭甬客运专线双线隧道Ⅴ级围岩深埋、浅埋和Ⅳ级围岩浅埋、偏压地段的正洞开挖施工。

四、三台阶七步开挖方法简介Ⅳ、Ⅴ级围岩洞身开挖采用三台阶七步开挖法施工，是指在隧道开挖过程中，分七个开挖面，以前后七个不同的位置相互错开同时开挖，然后分部同时支护，形成支护整体，缩短作业循环时间，逐步向纵深推进的作业方法，形成开挖及施作初期支护，混凝土仰拱紧跟下台阶及时施作构成稳固的初期支护体系。

三台阶七步开挖法具有下列技术特点：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：⑴以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破；⑵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；⑶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；⑷仰拱紧跟下台阶，及时闭合构成稳固的支护体系；⑸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；⑹完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚基础。

五、三台阶七步开挖法施工工序1、（1）利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护（2）弱爆破开挖1部，同时，每进尺1.2m～2m,Ⅴ级围岩地段掌子面喷5cm厚混凝土封闭，Ⅳ级围岩地段必要时设置。

三台阶七步开挖法在浅埋软弱围岩大断面隧道中的应用
三台阶七步开挖法是一种适用于浅埋软弱围岩大断面隧道的施工方法。

在这种方法中，隧道的开挖过程可以分为七个步骤，每个步骤都有特定的施工操作和监测措施。

第一步是地表预开挖。

在这一步中，先进行地表开挖，将软弱围岩的表层去除，以便
后续的施工。

第二步是上一台阶的开挖。

在这一步中，根据设计要求将上一台阶的围岩开挖。

第五步是当前台阶的支护。

在这一步中，对于当前台阶开挖后的围岩进行支护，以确
保隧道的稳定性。

在三台阶七步开挖法中，每个步骤都需要严格控制施工质量，并进行实时监测，以确
保隧道的安全性。

常用的监测技术包括支护结构的应变测量、围岩的位移监测、地下水位
的监测等。

这些监测数据可以帮助施工人员及时发现问题并采取相应的措施进行修复。

三台阶七步开挖法在浅埋软弱围岩大断面隧道中的应用具有一定的优势。

它不仅可以
减小围岩开挖的变形，提高施工效率，同时也能够确保隧道的稳定性和安全性。

在实际施
工中，需要根据具体的工程条件和设计要求进行合理的调整和控制，以达到最佳的效果。

三台阶七步开挖法施工工艺工法QB/ZTYJGYGF-SD-0108-2011第五工程有限公司刘建萍1 前言1.1工艺工法概况1995年，德国采用拱部、台阶和仰拱三层七部暗挖—复合衬砌技术开挖面积达265m2的最大的高速公路三车道隧道—恩格贝格山底公路隧道开始。

1997年日本在修建神户鸣门线舞子隧道过程中，采用TBM、SlitDrill法与四(六)部中壁NATM机械开挖，三车道和停车带(四车道)开挖面积为148.33m2～186.51m2。

在国内，2005年至2008年间，弧形导坑三台阶七步开挖施工工艺在黄土隧道Ⅳ级围岩地段得以成功的运用。

该工艺规避了侧壁导坑法、中隔壁法及交叉中隔壁法等需要拆除临时支护及受力转换造成不安全的因素，及时调整闭合时间，方便机械化施工，利于施工工序转换，大大提高了施工效率。

1.2工艺原理大断面黄土隧道施工按照“新奥法”原理。

开挖后立即进行初期支护，保证在最短时间封闭围岩，及时完成仰拱，使型钢成环，根据量测数据确定最佳二衬施工时间，尽早完成二衬施工。

2 工艺工法特点2.1根据黄土隧道的断面尺寸、埋深和黄土的含水量等特性，并结合目前国内施工机械设备实际情况，经过不同步长工况下监控量测数据对比分析，形成了大断面黄土隧道弧形导坑三台阶七步开挖工法的各个步距要求。

2.2初期支护由钢拱架、钢筋网片、锚杆、锁脚锚管、超前小导管、喷射微纤维混凝土等组成。

2.3大断面黄土隧道采用新奥法施工，合理安排工序衔接，可加快施工进度，缩短工期。

2.4采用监测信息化技术指导施工，使施工及成本始终处于受控状态。

3 适用范围本工艺工法适用于土质围岩的大断面铁路、公路隧道深埋段（Ⅳ级围岩）施工。

4主要引用标准4.1《高速铁路隧道工程施工技术指南》（铁建设【2010】241号）、《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204）、《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417）、《铁路工程测量规范》（TB10101）、《公路隧道施工技术规范》（JTG F60）、《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1）。

三台阶七步开挖法l 总则1.0.1 为保证铁路大断面隧道施工安全和质量，规范开挖作业程序，加强过程控制，提高施工进度，制定本作业指南。

1.0.2铁路大断面隧道三台阶七步开挖法(以下简称“三台阶七步开挖法”)是以弧形导坑开挖留核心土为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进的隧道施工方法。

1.0.3三台阶七步开挖法适用于开挖断面为100～180 m。

，具备一定自稳条件的Ⅳ、V级围岩地段隧道的施工。

1.0.4三台阶七步开挖法具有下列技术特点：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。

1.0.5采用三台阶七步开挖法施工应尽量缩短台阶长度，确保初期支护尽快闭合成环，仰拱和拱墙衬砌及时跟进，尽早形成稳定的支护体系。

1.0.6采用三台阶七步开挖法进行大断面隧道施工除应符合本作业指南要求外，尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。

2 施工准备2.0.1施工调查前应查阅设计文件和资料，制定调查提纲。

施工调查内容应包括工程概况、施工条件、地形地质及其他与工程相关内容。

调查结束后应编写施工调查报告。

2.0.2施工调查后应结合三台阶七步开挖法的特点，按照建设项目的规模和工期要求，有针对性地编制实施性施工组织设计和施工作业指导书。

2.0.3 采用三台阶七步开挖法施工的隧道，应进行施工技术交底，作业人员应进行岗前培训和安全教育，特殊工种的作业人员应持证上岗。

2.0.4施工机械配备应满足正常施工要求。

实施中，可根据施工进度要求分期、分批组织上场。

2.0.5 隧道施工机械配套应针对隧道大断面的特点，以实现机械化均衡生产为目标，配套的生产能力应为均衡施工能力的1．2～1．5倍。

张茅隧道三台阶七步开挖法施工技术1张茅隧道三台阶七步开挖法施工技术一、概 况我集团公司承建的郑西客运专线工程所承担的隧道施工主要工程量为隧道18座28.1km ；其中列为铁道部重点工程的有：张茅隧道8483m 、金银山隧道4004m 、交口隧道4012m ，下面谨以张茅隧道为例就隧道三台阶七步流水法施工的做法向各位领导做一简要汇报。

重点工程项目第一标段张茅隧道位于河南省陕县境内，起讫里程DK218+207～DK227+090，隧道全长8483m 。

隧道分别于DK223+200、DK225+560、DK224+747线路前进方向右侧设置三个斜井，一号、二号斜井与线路平面夹角45度，三号斜井与线路平面夹角42.57度，一号斜井长246米，二号斜井长413米，三号斜井长108米。

本管段内的隧道所在区域大多为低山丘陵及黄土台源地貌，张茅隧道进口端DK218+630～DK222+300段属于低山丘陵地貌，地形较陡，地面高程630～860m ，相对高差200m 以上。

出口端 DK222+300～DK227+080段为黄土台源地貌，黄土冲沟发育，多呈“V ”字型，地形切割冲刷严重，地面高程640～740m ，相对高差约100m 。

二、总 则1、三台阶七步开挖法（以下简称“三台阶七步开挖法）是以弧形导坑开挖留核心土为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开，平行推进的隧道施工方法。

2、三台阶七步开挖法适用于开挖断面为100～180m 2，是根据以往大断面隧道施工及郑西客运专线张茅隧道施工的经验确定的。

该方法适用Ⅳ、Ⅴ级围岩，地质主要有黄土、强风化岩层等，如张茅隧道为Q 2老黄土（进口为强风化安山岩），不适用条件有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）。

3、三台阶七步开挖法具有下列技术特点：⑴ 施工空间大，方便机械化施工，可以多作业面平行作业。

三台阶七步开挖法l 总则1.0.1 为保证铁路大断面隧道施工安全和质量,规范开挖作业程序,加强过程控制,提高施工进度,制定本作业指南;1.0.2铁路大断面隧道三台阶七步开挖法以下简称“三台阶七步开挖法”是以弧形导坑开挖留核心土为基本模式,分上、中、下三个台阶七个开挖面,各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进的隧道施工方法;1.0.3三台阶七步开挖法适用于开挖断面为100～180 m;,具备一定自稳条件的Ⅳ、V级围岩地段隧道的施工;1.0.4三台阶七步开挖法具有下列技术特点：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;1.0.5采用三台阶七步开挖法施工应尽量缩短台阶长度,确保初期支护尽快闭合成环,仰拱和拱墙衬砌及时跟进,尽早形成稳定的支护体系;1.0.6采用三台阶七步开挖法进行大断面隧道施工除应符合本作业指南要求外,尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定;2 施工准备2.0.1施工调查前应查阅设计文件和资料,制定调查提纲;施工调查内容应包括工程概况、施工条件、地形地质及其他与工程相关内容;调查结束后应编写施工调查报告;2.0.2施工调查后应结合三台阶七步开挖法的特点,按照建设项目的规模和工期要求,有针对性地编制实施性施工组织设计和施工作业指导书;2.0.3 采用三台阶七步开挖法施工的隧道,应进行施工技术交底,作业人员应进行岗前培训和安全教育,特殊工种的作业人员应持证上岗;2.0.4施工机械配备应满足正常施工要求;实施中,可根据施工进度要求分期、分批组织上场;2.0.5 隧道施工机械配套应针对隧道大断面的特点,以实现机械化均衡生产为目标,配套的生产能力应为均衡施工能力的1．2～1．5倍;3 施工工艺施工工艺流程3.1.1 三台阶七步开挖法可分为以下主要步骤：l 上部弧形导坑环向开挖,施做拱部初期支护；2中、下台阶左右错开开挖,施做墙部初期支护：3 中心预留核心土开挖、隧底开挖,施做隧底初期支护;每部开挖后均应及时支护,隧底初期支护后应及时施做仰拱,尽早封闭成环;3.1.2三台阶七步开挖法的施工工艺流程见图3．1．2;图3.1.2三台阶七步开挖法施工工艺流程施工作业3.2.1采用三台阶七步开挖法施工的隧道,应将超前地质预报纳入施工工序,并根据工程水文地质变化情况,及时调整各部台阶长度或施工方法,采取相应的技术措施,及早封闭成环,保证施工安全;3.2.2采用三台阶七步开挖法施工的隧道,应根据工程水文地质条件,按设计要求做好超前支护,防止围岩松弛,保证隧道开挖安全;在断层、破碎带、浅埋段等自稳性较差或富水地层中,超前支护应按设计要求进行加强;3.2.3 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;3.2.4三台阶七步开挖法施工步骤见图,开挖透视图见．—2,施工工序见图—3;图3.2.4-1施工步骤图 3.2.4-3施工工序图施工步骤：第1步,上部弧形导坑开挖：在拱部超前支护后进行,环向开挖上部弧形导坑,预留核心土,核心土长度宜为3~5米,宽度宜为隧道开挖宽度的1/3~1/2;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1.5米,开挖后立即初喷3~5cm砼;上台阶开挖失跨比应大于,开挖后应及时进行喷、锚、网系统支护,架设钢架,在钢架拱脚以上30cm高度处,紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°搭设锁脚锚杆,拱脚锚杆和钢架牢固焊接,复喷砼至设计厚度;第2、3步,左右侧中台阶开挖：开挖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3～3.5m,左右侧台阶错开2～3m,开挖后立即初喷3～5cm砼,及时进行喷、锚、网系统支护,接长钢架,在钢架拱脚以上30cm高度处,紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°搭设锁脚锚杆,拱脚锚杆和钢架牢固焊接,复喷砼至设计厚度;第4、5步,左右侧下台阶开挖：开挖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3～3.5m,左右侧台阶错开2～3m,开挖后立即初喷3～5cm砼,及时进行喷、锚、网系统支护,接长钢架,在钢架拱脚以上30cm高度处,紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°搭设锁脚锚杆,拱脚锚杆和钢架牢固焊接,复喷砼至设计厚度;第6步,上中下台阶预留核心土：各台阶开挖分别开挖后及时施作仰拱初期支护,完成两个隧道开挖、支护循环后,及时施作仰拱,仰拱分段长度宜为4~6m;第7步,隧底开挖：每循环开挖进尺长度宜为2~3m开挖后及时施作仰拱初期支护,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4~6m;3.2.5三台阶七步开挖法的初期支护由喷射混凝土、锚杆管、钢筋网和钢架等组成,各部分联合受力;初期支护应在开挖后立即施作,以保护围岩的自然承载力,其施工工艺流程见图3.2.5 初期支护施工工艺流程1初喷混凝土封闭岩面：1初喷混凝土应在开挖后立即进行;2用高压风自上而下吹净岩面,埋设控制喷射混凝土厚度的标志钉;3工作面滴水或淋水时,宜采用钻孔埋管做好引排水;大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土,通过添加外加剂、掺合剂改善混凝土性能,也可采用干喷形式快速封闭渗水岩面;4喷射混凝土必须满足设计强度、厚度及其与岩面粘结力要求;5喷射作业应分段分片依次进行,喷射作业从拱脚或墙脚自下而上进行,作业时应避免上部喷射回弹料虚掩拱墙脚；先找平凹洼部分,后喷射凸出部分,各部平顺连接;喷头应与受喷面垂直,喷嘴口至受喷面距离宜保持在～2.0m,沿水平方向以螺旋形划圈移动;2系统锚杆管、钢筋网施做应符合下列要求：1初喷混凝土后应及时施做锚杆,锚杆必须设置垫板;岩石隧道拱部系统锚杆必须带排气装置,采取沿锚杆孔进浆的施工工艺；黄土隧道系统锚杆按设计要求选用;2钢筋网可采用为φ8 mm或φ6 mm的HPB235钢制作,网格尺寸宜采用20 cm×20 cm～25 cm×25 cm,搭接长度应为1～2个网格,网片间采用焊接方式连接;3钢筋网随受喷面起伏铺设,其间隙不应大于3 cm,钢筋网应与锚杆、钢架连接牢固,且钢筋保护层厚度不应小于4 cm;3安装钢架应符合下列要求：1拱部单元安装工序：放样确定钢架基脚位置一施做定位锚杆一架设钢架一布设纵向连接筋;2墙部单元安装工序：墙脚部位铺设槽钢垫板一施做定位锚杆一对应拱部单元架设墙部钢架单元一布设纵向连接筋;拱、墙部钢架单元宜采用栓接的方式连接;3加强钢架拱墙脚锁脚锚杆管施工,各台阶每单元钢架拱墙脚以上30 cm高度处,紧贴钢架两侧边沿按下倾角30;打设4根或4根以上锁脚锚杆管,锁脚锚杆管与钢架牢固焊接,锁脚锚杆直径不应小于22 mm,锁脚锚管直径不应小于42 mm,长度不得小于3．5 m,以控制基脚变形;4施工注意事项及要求：①钢架拱墙脚应架设在稳固的基岩上或底部铺垫槽钢,以保证钢架基础稳固;安装前应清除基脚下的虚渣、虚土及杂物;②钢架安装允许偏差：钢架间距、横向位置和高程与设计位置的偏差不超过±5 cm,垂直度允许偏差为±2;;③钢架应与纵向连接筋、锁脚锚杆焊接牢固,以增强钢架的整体稳定性;④锁脚锚杆施工应作为施工质量控制的重点,锁脚锚杆尾部宜加工成“L”形;钢架连接板应采用栓接牢固连接;⑤钢架和初喷混凝土间有较大间隙时,每隔2 m应采用骑马或楔形垫块顶紧；钢架与围岩的间隙不应大于5 cm;4 喷射混凝土厚度应符合设计要求,二次复喷混凝土应分层喷射,每层厚宜为5～6 cm;喷射混凝土表面应平顺,无空鼓、裂缝、酥松,平整度宜采用2 m靠尺检查,允许偏差为侧壁5 cm、拱部7 cm;仰拱施工3．3．1 隧底开挖应采用全幅分段施工,上面铺设仰拱栈桥,每循环开挖长度宜控制在2—3 m;当仰拱施工滞后下部台阶开挖面30～40m时,应停止前方工作面开挖或短距离跳槽进行隧底开挖;短距离跳槽的次数不得多余3次,每次跳槽间隔不得大于10 m;3．3．2隧底开挖后,应及时清除虚渣、杂物、泥浆、积水,立即初喷3～5 cm厚混凝土封闭岩面,按照设计要求安装仰拱钢架,复喷射混凝土至设计厚度,使初期支护及时闭合成环;3．3．3仰拱应超前拱墙衬砌,每循环浇筑长度宜为4～6 m,仰拱应采用浮放模板支架成型;仰拱混凝土应分段全幅浇筑,一次成型,不留纵向施工缝,仰拱施工缝和变形缝应设置止水带;仰拱表面应平顺,不积水;3．3．4仰拱填充混凝土应在仰拱混凝土终凝后浇筑,浇筑前应清除仰拱表面的杂物和积水,连续浇筑,一次成型,不留纵向施工缝;填充混凝土强度达到5MPa后允许行人通行,达到设计强度的100％后允许车辆通行;仰拱填充表面坡度应符合设计要求,应平顺、排水通畅、不积水;3．4监控量测3．4．1监控量测工作必须紧跟开挖、支护作业进行布点和监测,量测数据可运用工程类比法及时分析反馈,必要时应根据分析结果调整支护参数,以保证施工安全;3．4．2量测项目可分为必测项目和选测项目;必测项目见表3．4．2．选测项目可结合工程实际情况,按照铁路隧道监控量测技术规程的规定选取;表3．4．2监控量测必测项目注：Ho为隧道埋深；b为隧道最大开挖宽度;3．4．3净空变化量测测点布置和初读数的读取应符合下列规定;测点、测线布置详见图3．4．3;图3.4.3 净空变化测点布置1 上部弧形导坑开挖并施做拱部初期支护后,布设拱顶下沉测点A和第一条净空量测基线B—B’,在3～6 h内取得初读数；2 中台阶开挖并施做上部边墙初期支护后,布设第二条净空量测基线c—C’,在3～6 h内取得初读数；3下台阶开挖并施做下部边墙初期支护后,布设第三条净空量测基线D—D’,在3～6 h内取得初读数；4其他量测项目应在开挖后12 h内取得初读数,最迟不得超过24 h,且在下一循环开挖前完成；5拱墙脚净空变化、拱顶、地表观测点应布设在同一断面,便于分析、比较;3．4．4各测点取得初读数据后,应按照位移速度和量测断面距开挖面距离选择量测频率见表3．4．4;当出现异常情况时,应加大量测频率;表3．4．4量测频率注：1 B为隧道开挖跨度；2 当按照“位移速度”和“量测断面距开挖面距离”选择量测频率出现较大差异时,宜取量测频率较高的实施;3．4．5量测数据整理及位移一时间变化曲线绘制应符合下列规定：l量测数据整理时,应将原始数据按照大小顺序,用频率分布的形式显示出一组数据分布情况,进行数据的数字特征计算以及离散数据的取舍;2绘制位移一时间变化曲线,通过回归分析预测最终位移值和各阶段的位移速率;具体方法如下如拱顶下沉：1将量测数据输入计算机系统,绘制位移一时间变化曲线U—f曲线,见图3．4．5；b注：％为拱顶最大允许位移值;图3．4．5 位移一时间变化曲线示意2若u—f曲线如图3．4．5a所示趋于平缓,通过数据处理或回归分析,可推算最终位移值,掌握位移变化规律；3若卜￡曲线出现类似图3．4．5b所示情况,变形有加快发展趋势,表明围岩和支护处于不稳定状态,应停止前方开挖面掘进,加强支护;3一般情况下,采用三台阶七步开挖法施工时,围岩与支护变形有以下规律：开挖中台阶时,A点和B —B’基线位移会发生突变,中台阶墙部初期支护施做完成后,变形趋于平缓；开挖下台阶时,A点和c—c’基线位移会发生突变,下台阶墙部初期支护施做完成后,变形趋于平缓；开挖隧底时,A点和D—D’基线位移会发生突变,仰拱初期支护施做完成,支护全环闭合后,变形趋于平缓;3．4．6 位移控制基准应根据测点距开挖面的距离,由初期支护极限相对位移按表3．4．6要求确定;表3．4．6位移控制基准注: 1 B为隧道开挖宽度；2 Uo为极限相对位移值,可根据隧道的开挖宽度、埋深,按照不同的围岩等级,参照铁路隧道监控量测技术规程或通过工程类比确定;3．4．7根据位移控制基准,可按表3．4．7分为三个管理等级;表3．4．7 位移管理等级注：U 为实测位移值;3．4．8隧道位移管理应符合表3．4．8的规定;表3．4．8变形管理4施工控制要点4．0．1 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铺砌,用砂浆抹面,防止地表水及施工用水下渗,影响结构安全;4．O．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围岩失稳;1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；2仰拱应超前施做,仰拱距上台阶开挖工作面宜控制在30—40 m,铺设防水板、二次衬砌等后续工作应及时进行；3二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;4．0．3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—5 m,宽度宜为隧道开挖宽度的l／3～l／2;4．0．4三台阶七步开挖法施工应严格控制开挖长度,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1．5 m；开挖后立即初喷3—5 em混凝土,以减少围岩暴露时间;4．0．5严格按设计要求施做超前支护,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施工;4．0．6隧道周边部位应预留30 em人工开挖,其余部位宜采用机械开挖,局部需要爆破时,必须采用弱爆破,不得超挖;施工时应严格控制装药量,减少对围岩的扰动;4．O．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2～3 m;4．0．8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;4．0．9隧道超挖部位必须回填密实,严禁初期支护背后存在空洞;必要时初期支护背后应进行充填注浆,保证初期支护与围岩密贴;4．O．10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等措施控制变形;4．0．1l 应加强监控量测工作,根据量测结果,及时调整支护参数,确定二次衬砌施做时间,进行信息化施工管理;4．0．12应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;4．O．13 隧道施工应加强洞内通风,作业环境应符合职业健康及安全标准;。