软弱围岩地质大断面铁路隧道大拱脚台阶法施工工法

软弱围岩大断面隧道台阶法施工技术分析摘要：隧道作为交通系统重要组成部分，在实际施工中更容易受到地质环境影响，施工作业难度更高，需要面对实际条件来选择最为合适的技术工艺，克服地质条件产生的限制，保证施工效果可以达到专业标准，满足后期应用需求。

其中台阶法施工技术已经比较成熟，且被广泛的应用到软弱围岩大断面隧道工程中，为充分发挥其所具有的技术优势，应结合实际条件来编制科学可行的施工方案，然后对每道工序进行可靠控制，减少质量问题的产生。

关键词：软弱围岩；大断面隧道；台阶法隧道工程施工具有跨度长、地质条件复杂以及断面大等特点，对技术工艺要求十分严格，尤其是在遇到开挖敏感、软弱围岩以及大断面的工程，施工作业难度更大，出现安全事故的可能性也更高。

针对软弱围岩大断面隧道工程来讲，比较常见的即台阶法施工技术，实际施工中需要对每个参数进行精确计算与优化，从力学效应以及结构变形等方面分析，对施工参数进行合理调整，保证技术具有较高的适应性。

一、软弱围岩大断面隧道受力特点对软弱围岩大断面隧道施工特点进行分析，可以确定在开挖面积不断增加的情况下，施工作业难度也会相应增大，对支护技术工艺有着非常严格的要求，尤其是要做好超前支护与初期支出管理，确保其具有较高可靠性与稳定性。

在实际施工中，隧道开挖面积逐渐增大，开挖底部转角位置会出现应力集中情况，对地基承载力有着较高要求，同时松弛荷载也会增大，最终会形成拱效应，对埋深参数要求比较高。

其中，针对软弱围岩特点进行分析，岩石具有复杂的塑性变形特点，呈现软弱松散的状态，且地应力高、强度低、风化程度高更容易产生变形问题[1]。

二、隧道台阶法施工技术工艺1.台阶法工艺原理将台阶法应用到软弱围岩大断面隧道施工，即确定弧形导坑开挖留核心土为核心的作业模式，按照上、中、下三个台阶七个开挖面形式施工，沿着隧道将不同部位开挖与支护纵向错开、平行推进作业。

对其在实际施工中的应用效果来看，可以确定此种方法具有更大作业空间，可满足机械化施工要求，通过挖掘机来直接挖掘部分软岩或者土质地段，并且还可以结合实际情况进行多平面平行施工，作业效率比较高。

软弱围岩隧道台阶法五步开挖施工工法1、前言隧道通过软弱围岩地段时，由于围岩的整体强度低，自稳能力差，隧道开挖后自稳时间短，甚至没有自稳时间，隧道开挖后拱顶及局部应力集中过大易出现坍塌冒顶，隧道结构极易失稳，给施工带来极大的困难。

我局在恩施凤凰山隧道施工过程中，结合施工能力和现场实际地质条件，依据新奥法原理改进施工方案，采用上下台阶预留核心土分五步进行开挖支护，拱部和边墙分别采用组合模板台车衬砌。

该施工工艺具有以下特点：1、减少了对周边围岩的扰动，且台阶之间可平行穿插作业；2、开挖面稳定，作业较为安全；3、机械利用率高，施工周期短。

通过四川凉山州官地水电站对外交通公路E标段煤炭沟隧道、杭瑞高速鸡口山隧道等软弱围岩隧道的施工，总结了成功的经验，取得了良好的经济效益的社会效益，并形成本工法。

2、工法特点2.0.1将监控量测技术、数据处理和信息反馈技术应用于施工，动态调整施工方法和支护，确保施工安全；2.0.2运用上下台阶预留核心土法进行开挖支护，拱部边墙先施做系统锚杆注浆，分部封闭成环，初期支护为网、锚、喷加型钢钢架，二次衬砌为钢筋混凝土结构；2.0.3采用五步开挖作业简便，无需使用特殊施工机械，容易推广应用；2.0.4边墙与拱部采用一套组合模板台车，具有费用低、效率高、混凝土外观质量好的优点。

3、适用范围3.1．1本工法适用于新奥法指导施工的较大跨度软弱围岩隧道。

3.1．2本工法适用于各种埋深Ⅳ-Ⅴ级围岩公路隧道和类似跨度与其他级别围岩的隧道工程。

4、工艺原理4．0．1采用上下台阶预留核心土法施工较大跨度的隧道，其机理是将洞室断面分为上部环形拱部、上部核心土、下部弧形拱部、下部核心土以及仰拱，由于上下部有核心土支挡着开挖面，而且能及时施做拱部初期支护，开挖工作面稳定性好，施工安全有保障。

上下台阶预留核心土法施工示意图：见图4．1。

上下台阶预留核心土施工示意图图一11123上弧形导坑开挖及支护上核心土开挖及支护 下弧形导坑开挖及支护下核心土开挖 仰拱开挖及支护345超前小导管隧道掘进方向12345图4．14．0．2以岩体力学理论为基础，监控量测为依据，采用新奥法原理和控制爆破技术，及时喷锚进行初期支护，针对围岩软弱的特点，经监控量测数据反馈，合理确定工序间的关系。

软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术近年来，我国社会经济飞速发展，我们国家加大了对国民基础设施建设力度，其中的道路交通设施建设就是非常重要的内容。

在软弱围岩地质中进行隧道施工的难度非常大，容易产生变形，目前针对软弱围岩隧道工程施工，最常使用的是台阶法，本文就对软弱围岩隧道台阶法进行简单的介绍。

标签：软弱围岩台阶法拱脚随着我国经济社会的飞速发展，交通方面的基础设施建设不断走向完善，道路、隧道施工技术同样有了质的飞跃。

在隧道施工过程中，通常需要对拱脚进行固定，比便提高基底的稳定性。

目前针对软弱围岩隧道施工领域的较常用到施工技术是软弱围岩隧道台阶法。

这是近年来一种新兴的施工技术，来确保隧道建设施工工程的质量。

1简述软弱围岩通常来说，软弱围岩是指硬度较低、岩石内部孔洞的缝隙较多，胶结程度较差，而且会受到来自构造表面风华作用影响强烈的松散地下岩层。

在工程施工时，软弱岩层路段易产生很大的变形。

在这种地质条件下进行隧道施工时的难度很大，施工的隧道工程在完工后很容易出现变形现象，严重的影响隧道施工过程的安全运行。

在隧道施工过程中，通常需要对拱脚进行固定，比便提高基底的稳定性。

目前针对软弱围岩隧道施工领域的较常用到施工技术是软弱围岩隧道台阶法。

通过研究表明：在软弱围岩隧道的施工过程中，拱脚的变形控制是工程建设的关键，因为拱脚沉降和水平收敛在软弱围岩隧道的施工过程中表现较为突出；软弱围岩隧道的施工中，确保掌子面稳定条件下，适当增加台阶的高度对于围岩的稳定非常有利；软弱围岩隧道施工变形显著的根本原因在于拱脚部位屈服程度较高；扩大拱脚支撑技术和临时供仰支护技术对于控制拱脚及岩洞周边的变形有较为显著的效果。

2隧道台阶法概述目前，我国针对软弱围岩隧道工程施工过程中经常使用的施工方法是台阶法。

在隧道施工过程中，通常需要对拱脚进行固定，比便提高基底的稳定性。

目前针对软弱围岩隧道施工领域的较常用到施工技术是软弱围岩隧道台阶法。

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最新最全旳学术论文期刊文献年终总结年终汇报工作总结个人总结述职汇报实习汇报单位总结摘要:软弱围岩隧道台阶法, 是近年来新兴旳一种施工技术措施。

在采用这种措施进行隧道部位旳施工时, 施工人员要关注围岩层内较为微弱旳位置, 采用控制措施维持拱脚旳稳定状态, 进而保证隧道建设工程旳施工质量。

关键词:软弱围岩隧道台阶法;拱脚稳定性;控制技术TL62+9 A一、引言软弱围岩, 指旳是硬度较低、岩石内部孔洞旳缝隙多、粘结程度不牢固, 且受到来自构造表面风化作用影响强烈旳松散地下岩层。

对于隧道建设工程来说, 在特定旳地质水平和埋藏条件下, 软弱围岩所在旳区域轻易发生比较剧烈旳变形现象。

从我国目前有关领域旳技术水准和施工现场状况来看, 对于此类隧道, 如铁路、高速公路、地铁等旳地下隧道, 常见旳施工措施包括所有断面方式、台阶方式以及分部分施工方式等, 其中台阶方式是最常用旳一种。

从数年旳施工实践经验中可以得出, 采用台阶法对部分隧道项目进行施工, 也许出现上下两级台阶衔接部位变形旳现象, 也就是我们所说旳拱脚处变形。

拱脚部位在整个工程项目中起着维护地基稳定和保证整个隧道稳定旳作用, 因此, 我们必须改善拱脚稳定性旳控制技术, 保证围岩安全。

二、软弱围岩隧道拱脚变形特性分析(一)分析模型我们考察了某铁路路段隧道旳施工过程, 采用专用旳技术软件设备对有关数值进行了分析, 得出了软弱围岩隧道形状变化旳特殊规律。

在详细旳分析过程中, 我们分别假设了三个相邻旳围岩等级, 按照我国目前旳铁路内部隧道有关施工规则选择了围岩旳物理指标数据。

在隧道旳横截面上, 支架构造参数按照特定旳铁路运送速度来决定, 分别考虑到了单线和双线两种横断面类型。

详细旳横截面尺寸和有关参数如下图:在计算过程中, 埋藏旳深度值为300米。

软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术分析摘要：在隧道工程的施工中，拱脚的固定施工是很重要的一个工艺步骤。

对于软弱围岩地质条件下采用台阶法进行隧道施工，拱脚的稳定性更需要认真的对待。

作为一名隧道工程的参与者，对软弱围岩隧道台阶法施工中影响拱脚稳定性的因素进行细致分析，结合相关专业人员的指导给出软弱围岩铁路隧道台阶法施工中拱脚稳定性的控制技术，希望能为相关隧道的建设提供参考，为我国铁路隧道工程的建设水平提升做出一点贡献。

关键词：软弱围岩；隧道；台阶法；拱脚；稳定性在工程学上，软弱围岩是指那些岩土层强度较低、岩石之间间隙大、岩土粘接程度低、易受自然因素影响的地层。

软弱围岩地质层在我国大部分地区均有存在，尤其是那些海拔高、山体多的地区。

当前，国家为改善民生，对许多地区进行了铁路工程改造、新建等工作。

在许多地区，均需在软弱围岩条件下进行铁路隧道施工，如何保证此类地质层区隧道工程的质量和使用年限，是摆在相关技术人员面前必须解决的一道难题。

目前，在此类地质条件下，隧道工程的施工中，比较常用的办法就是台阶法。

本文以在软弱围岩地质条件下，对隧道施工中台阶法的应用以及其中的关键技术拱角稳定性的控制进行分析，防止其变形，希望能对提高此类地质条件下铁路隧道工程施工质量有一定帮助。

一、隧道施工中的台阶法当前，由于土地资源供应问题、道路坡度设计、行车安全问题、生态环境保护、防空安全等多方面因素共同影响，我国的隧道工程正被大量建设。

在铁路隧道工程的施工中，方法种类较多，但是对于某种类型的地质，综合考虑分析后，其隧道建设方法还比较单一，如在软弱围岩铁路隧道的施工中，均是使用台阶法进行施工。

台阶法包含三台阶七步法和大拱角台阶法、台阶法加临时仰拱（或横撑），三台阶七步法的基本模式是以弧形导坑开挖，留核心土，将整个隧道分成上、中、下三个台阶共七个开挖面的方式进行施工。

大拱角台阶法是大拱月预留核心土台阶法，施工时，不同的开挖面能同时开挖、支护，采用初期支护方式成为一个整体，增加支护的强度和作用。

大拱脚台阶法在铁路隧道施工中的应用摘要：隧道穿越砂岩，页岩互层，围岩破碎，节理发育，围岩完整性较差，出口段洞口浅埋且存在偏压，依据工程设计文件，结合现场施工实践，重点对施工工艺，操作方法、施工控制要点进行研究，总结出了大拱脚台阶法在软弱围岩隧道中取得的成功经验和良好的实践效果。

针对具有一定自稳条件的v级，ⅳ级围岩应用大拱脚台阶法施工，保证了隧道施工安全和质量，方便机械化快速施工，提高了施工功效。

关键词：浅埋偏压；大拱脚；软弱围岩；自稳。

1 工程慨况及地质条件本隧道为双线电气化铁路隧道，位于右偏r=1800曲线上，线间距为4.000--4.354m，设计列车行车速度为120km/h；单面下坡，坡度为3.4‰。

隧道进口里程为d3k750+740，出口里程为d3k752+600，全长1860m。

出口段进洞围岩为弱膨胀土，洞身有1处浅埋，隧道最大埋深约80m，最小埋深约3m。

隧区地处盆地边缘与高原丘陵地貌的交接带，属高原丘陵地貌。

隧区范围内上覆第四系全新统人工填筑碎石土，坡残积层粉质粘土，上第三系茨营组黏土（弱中膨胀土），下伏基岩泥盆系上统海口组砂岩夹页岩。

寒武系中统陡坡寺组砂岩，页岩互层。

2 大拱脚台阶法施工技术2.1 工艺原理大拱脚台阶法施工工法是指在隧道开挖过程中将作业面分为六个开挖面，以前后六个不同的位置相互错开开挖，然后分部支护形成支护整体，缩短作业循环时间，逐步向纵深推进的作业方法。

每循环进尺宜为0.6～0.8m，尽量缩短台阶长度，确保初期支护尽快闭合成环，仰拱和衬砌及时跟进，形成稳定的支护体系。

2. 2 施工工艺流程隧道出口段为ⅴ级围岩，设计类型为ⅴ级抗震设防复合衬砌，采用大拱脚台阶法施工，其施工工艺流程图如下：（1）利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部φ42超前小导管，在超前支护防护下，弱爆破开挖①部→施作①部周边的初期支护：初喷3cm厚c25钢纤维混凝土，铺设钢筋网片，架立钢架，钻设径向锚杆，复喷混凝土至设计厚度。

大拱脚台阶法施工技术在隧道软弱围岩施工中的应用隧道工程建设中，软弱围岩隧道要穿越节理发育、围岩完整性差、围岩破碎的复杂地质，针对这一问题，在经过隧道建设者们长期的施工实践和不断总结后，形成了大拱脚台阶法这一施工技术，保证了隧道工程质量和安全。

文章对大拱脚台阶法工艺流程、施工工艺、操作要点、施工质量控制要求进行了较为详细的阐述，以期为工程实践提供借鉴。

标签：软弱围岩隧道；大拱脚台阶法；施工技术1.前言近年来，国家加大了交通基础设施建设，特大长隧道、软弱围岩断面的隧道相继出在山岭地区现，特别是对于隧道Ⅴ、Ⅳ级围岩来说，施工难度大，而以往采用的传统矿山法中的三台阶法、预留核心土法难以满足施工安全要求，而CD 法、CRD法又因施工复杂、速度慢常常无法满足施工进度要求。

因此，我们需要研究出一种适用于软弱围岩隧道施工的施工工艺，即要求工艺成熟、又要便于操作，来满足隧道施工的需要。

大拱脚台阶法在大断面软弱围岩隧道上的成功应用，这种技术也在实践中不断完善，给隧道工程建设带来了较好的经济效益和社会效益。

神华集团的大准铁路增二线井沟1#隧道，全长465m，为双线隧道，隧道围岩主要为Ⅳ、Ⅴ级泥灰岩、新黄土，弱膨胀性，自稳性极差，对新黄土及泥灰岩地段采用了大拱脚台阶法施工，顺利、快速通过了该段软弱围岩地段。

2.大拱脚台阶法概述2.1 工艺原理大拱脚台阶法是将隧道开挖支护作业面分为6个阶段施工同时施工、同时支护形成稳固支护整体，逐步向前掘进的施工工艺。

这种施工工艺的基本原理是将三台阶施工法的进一步优化，并借鉴了部分预留核心土的施工原理，符合隧道新奥法施工对围岩变形控制的原理。

大拱脚台阶法施工可以减少三台阶分步开挖的次数，能及时将初期支护封闭，同时因为拱部及时成环，使边墙初期支护能尽早完成，利于控制变形，提高了施工过程中的安全性。

针对隧道软弱围岩承载力不足，大拱脚的精髓就是可通过扩大台阶钢架拱脚的受力面积措施来增大承载力。

幻灯片0软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术铁道部工程管理中心二○一○年八月幻灯片1前言目前在建隧道6600公里，已规划建设隧道7600公里，隧道呈现“三多”特点（隧道数量多、长大隧道多、风险隧道多）。

其中软弱围岩隧道占有相当大的比例。

软弱围岩隧道施工，除地质条件差，还会遇到断面大、埋深浅、下穿公路或建筑物等情况，从而使施工更加复杂，难度更大。

目前，由于技术措施不合理、施工方法不当、施工工艺不到位、现场管理薄弱等环节的诸多问题，造成了大量的隧道变形和坍方事故，损失巨大，教训深刻。

幻灯片2如何提高软弱围岩隧道施工水平，预防变形和坍方，确保施工安全，其核心是抓住软弱围岩隧道工程特点，落实好“三超前、四到位、一强化”施工技术关键环节。

●三超前：超前预报、超前加固、超前支护●四到位：工法选择到位、支护措施到位、快速封闭到位、衬砌跟进到位●一强化：强化量测幻灯片3目录1 软弱围岩隧道变形、坍方事故案例2 软弱围岩隧道地质特征和工程特点3 软弱围岩隧道施工技术幻灯片41 软弱围岩隧道变形、坍方事故案例幻灯片51.1事故案例郑西客专南山口隧道大坍方（2007年7月15日发生）。

坍方段埋深86米，地质为强风化粉砂岩及卵石土，采取台阶法施工。

掌子面初期支护首先出现掉块、开裂，3天后发生大坍方，坍方长度146米，洞内初期支护全部破坏，造成地表房屋开裂，经济损失较大。

坍方原因：快速封闭不到位、衬砌跟进不到位、量测未到位。

（上台阶开挖83米，仰拱距掌子面126米，二衬距掌子面146米）。

幻灯片6南山口隧道大坍方照片幻灯片7幻灯片8●贵广铁路东科岭隧道涌砂坍方（2010年1月19日发生）。

坍方段埋深21m（属浅埋），地质为向斜构造全风化花岗岩，呈砂状，开挖扰动后呈流塑状，地表为水田和常年流水水沟。

进口开挖到398米处，掌子面施作超前小导管时，突然发生涌砂坍方，涌砂量约800立方，随后地面出现坍陷，坍坑直径约35米。

涌砂坍方原因：未进行超前预报、未进行超前加固、未进行超前支护幻灯片9东科岭隧道涌砂坍方照片幻灯片10东科岭隧道地面坍坑照片幻灯片11●张集铁路旧堡隧道初期支护开裂变形（2010年2月26日发生）。

软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术摘要：随着人类社会的发展，隧道不仅利用于公路、铁路、、矿山、水利水电和灌溉工程，也用于输电、输煤、地下停车场、地下车站等工程。

而对隧道施工技术的研究也取得了突破性的进展，九十年代以前主要以矿山法为主，目前隧道施工主要以新奥法为主，而新奥法隧道施工方法中台阶法施工技术在软弱围岩隧道施工中被广泛应用，有效提高了施工的质量和效率，目前是十分受关注的隧道施工技术之一。

关键词：台阶法；拱脚沉降机制；拱脚稳定技术在软弱围岩地质层上进行隧道建设施工的时候，很容易出现工程变形的现象，从而影响到施工的质量。

事实上，软弱围岩这种地质类型并不少见，软弱围岩地质层的特点也比较突出，包括：较低的土质强度、岩石和土质间较差的胶合度以及较大的岩石间隙等。

软弱围岩是一种比较软弱的地层，主要是受风化、地质运动、地下水等因素影响而形成的，在很多隧道的施工中都能遇到。

在软弱围岩地质条件下进行隧道工程施工，就需要用到台阶法的施工技术，本文便是围绕台阶法的隧道施工技术，就其拱脚稳定性及其控制技术进行探讨。

一、关于台阶法隧道施工技术目前我们隧道施工中大多采用新奥法施工，但新奥法隧道施工中最重要的还是台阶法。

要知道我国的隧道施工除了铁路隧道、公路隧道外，也就水利水电隧道相对突出，而在这些隧道施工形式中，围岩地质的不同决定着其最终的施工方法，依据对通常需要隧道建设的地形进行分析可以发现，台阶法仍然是应用最多的隧道施工技术。

在台阶法隧道施工技术的应用过程中，常常会由于软弱围岩地质条件的影响出现工程变形的情况，这些变形主要分为拱脚收敛变形及拱脚沉降变形两种，当然，有时候也把这两种变形称为水平变形和竖向变形。

其实，拱脚收敛变形情况目前已经得到广泛关注，大量针对其进行的研究也有所收获，目前拱脚收敛变形问题还纳入了隧道建设质量的衡量标准之中。

与之相比，拱脚沉降变形引起的关注度就相对较弱了一点，但总体来说，也越来越受重视。