正台阶法

第３３卷第２期　２００７年６月　湖南交通科技　ＨＵＮＡＮ　ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｖｏ１．３３　Ｎｏ．２　Ｊｕｎ．２００７　文章编号：１００８—８４４Ｘ（２００７）０２—０１０２—０３　

双向四车道高速公路连拱隧道的施工方法　

彭丽君　（湖南省路桥建设集团公司，湖南长沙４１０００４）　摘要：双向四车道高速公路连拱隧道的开挖，在Ⅱ一Ⅳ类围岩中应用正台阶法大断面开　挖，双主洞拉开适当距离同时平行并进，后行洞上台阶开挖在先行洞二次衬砌前进行。这种开　挖方法在工程地质构造复杂，变化无常的清况下，取得了理想的开挖效果。　关键词：连拱隧道；正台阶大断面开挖法；双主洞梯次并进法　中图分类号：Ｕ　４５５　文献标识码：Ｂ　

近年来，我国高速公路建设发展异常迅猛。许　多路段穿插在崇山峻岭之间，因此隧道构造物越来　越多和越来越长。由于受地形限制和设计要求，有　些地段布线十分困难，采用双连拱隧道的形式是一　种解决问题的有效手段。本文介绍的连拱隧道施　工，根据连拱隧道的特点和具体工程地质条件，选用　正台阶大断面开挖法，在各类围岩中取消侧壁导坑　超前开挖法。中导坑在各类围岩中均采取全断面开　挖，并在贯通后再浇筑中隔墙。连拱隧道的两主洞　运用台阶法梯次平行并进，后行洞上台阶开挖后，再　进行先行洞二次衬砌施作。施工实践证明本文的施　工方法是经济合理的。　ｌ　工程地质和连拱隧道特点　１．１工程地质特点　蓖麻溪、大溪２座隧道位于湖南省吉首市近郊　的河溪镇区内，是２座双向四车道高速公路连拱隧　道，全长（单向）分别为４９５　ｍ和２２０　ｍ，以蓖麻溪隧　道为例介绍工程地质特点。　１．１．１围岩特点　隧道处于冲沟与山间谷地交汇处，隧道所通过　的地段起伏较大，影响到围岩类别和埋深的变化。　从Ⅳ类围岩段中突然变为数十米的Ⅱ类围岩，而后　又由Ⅱ类围岩一下变为Ⅳ类围岩。有的洞段由浅埋　变深埋，再变浅埋。从进口（常德端）向前的围岩类　别走向：Ⅱ类浅埋一Ⅲ类浅埋一Ⅲ类深埋一Ⅳ类围　岩一Ⅱ类围岩一Ⅳ类围岩一Ⅲ类浅埋一Ⅲ类深埋一　Ⅲ类浅埋一Ⅱ类浅埋并偏压。　设计侧壁导坑里程长，２隧道Ⅱ类围岩１７０　ｍ、　收稿日期：２００７—０５—０７　作者简介：彭丽君（１９７２一），女，工程师，主要从事工程施工与管理。　Ⅲ类浅埋１３０　ｍ、ＩＩ１类深埋１９０　ｍ。ＩＩ、ＩＩ１类围岩共　计４９０　ｍ，单洞长９８０　ｍ，按设计须在９８０　ｍ的洞段　中采用侧壁导坑超前开挖法施工。　１．１，２岩性与构造特点分析　工程地质主要为红褐色，粉、细粒结构的砂岩，　钙质胶结的砂岩与泥质胶结的砂岩互层，薄一中厚　层构造，水平产状，节理裂隙很发育，倾角缓，围岩类　别Ⅱ一Ⅳ类。　水平产状的砂岩，且层厚较薄，开挖中极易产生　离层掉顶，围岩软硬互层，形成排骨状结构，开挖后　稳定性差。山间冲沟谷地和浅埋段是大气降水渗透　的地质条件，地表起伏多，差别较大，洞顶覆盖深浅　多变，开挖过程围岩变化的随机性大。　上述这类地质条件决定了其开挖顺序，应由上　而下分层开挖，必须使失去约束的围岩能及时处于　受控状态。开挖方法必须适应围岩变化不断的特　点，显然正台阶开挖法是较合理的方法。　１．２连拱隧道开挖的特点　１）２主洞的主要受力结构的初期支护拱，共同　落在中隔墙上或说都从中隔墙顶起拱。中隔墙成为　２主洞的间壁墙，承受着开挖后产生的全部压力。因　此，在开挖过程中保持中隔墙的稳定是开挖的关键。　２）中导坑必须首先贯通，才能进行中隔墙的浇　筑。中隔墙达到设计强度后主洞才能开挖，中导坑　是隧道施工的控制性工程，必须创造条件先期进洞。　３）中隔墙顶上方２　ｍ范围内的岩体，它要经受　３次扰动（中导坑和左、右主洞开挖），这部分岩体同　中隔墙一起承担着主洞开挖产生的压力，同时还起着　

暗挖施工工法

暗挖矿山法【mine tunnelling method】是一种传统的施工方法。它的基本原理是，隧道开挖后受爆破影响，造成岩体破裂形成松弛状态，随时都有可能坍落。基于这种松弛荷载理论依据，其施工方法是按分部顺序采取分隔式一块一块的开挖，并要求边开挖边支护，以策安全。

目前，地铁暗挖段常见施工工艺采用全断面法、台阶法、CD法、CRD法。在施工中遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的十八字方针。

管超前——在工作面开挖前，沿隧道拱部周边按设计打入超前小导管或超前大管棚，以架立的格栅钢架为支点，起超前支护的作用。

严注浆——在打设管棚及超前小导管后注浆加固地层，使松散、松弱的围岩胶结成整体，增强围岩的自稳能力，和超前管棚、超前小导管一起，形成纵向超前支护体系。

短开挖——每次开挖循环进尺要短，开挖和支护时间尽可能缩短。

强支护——采用格栅钢架和喷混凝土进行较强的早期支护。

早封闭——开挖后初期支护要尽早封闭成环，以改善受力条件。

勤量测——量测是对施工过程中围岩及结构变化情况进行动态跟踪的主要手段，对围岩和支护结构的应力、应变监测，根据监测数据绘制位移——时间曲线，当位移——时间曲线出现反弯点时，表明围岩和支护已呈不稳定状态，必须加密监视，加强支护，确保施工安全。

工法之一：暗挖隧道全断面开挖法

全断面开挖法采取自上而下一次开挖成形，沿着轮廓开挖，按施工方案一次进尺并及时进行初期支护。 该法适用于土质稳定、断面较小的隧道施工，适宜人工开挖或小型机械作业。 该法优点是可以减少开挖对围岩的扰动次数，有利于围岩天然承载拱的形成，工序简便；缺点是对地质条件要求严格，围岩必须有足够的自稳能力。

工法之二：暗挖隧道台阶开挖法

台阶开挖法一般是将设计断面分为上半断面和下半断面两次开挖成形，也有采用台阶上部弧形导洞超前开挖的。

近年由于大断面隧道的设计，产生三台阶临时仰拱法、多台阶法。

台阶法开挖施工作业卡控手册

一、技术要求

1、隧道开挖作业应尽量减少对围岩的扰动，保护围岩的自承能力。

2、开挖后及时进行初期支护，及时封闭成环.

3、仰拱紧跟下台阶，及时闭合构成稳固的支护体系.

4、根据对围岩和支护量测的变形规律，确定二次衬砌的施做时间.

5、完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚基础。

6、施工中加强监测，可适当增加监测点及监测频率及时反馈监测信息指导施工。

二、施工程序与工艺流程

根据设计，隧道正洞Ⅲ级围岩地段采用凿岩台车或者多功能作业台架台阶法开挖，台阶长度3～5m，周边采用光面爆破减少对围岩的扰动以控制成形。挖掘机扒碴到下断面，装载机装碴，为确保施工安全量测及时进行。台阶法开挖方法施工工序见图2-1。

根据设计，Ⅳ级围岩采用三台阶开挖法施工，中、下台阶开挖时左、右侧交错进行，同一榀钢架两侧基础不得同时悬空。掌子面稳定性较差时预留核心土（三台阶七步开挖法）。三台阶法开挖方法施工工序见图2-2。

隧道内Ⅴ级围岩原设计采用三台阶七步开挖法（三台阶预留核心土法）施工；若掌子面稳定性较好，自稳时间大于三个循环时间时可缩短核心土长度或取消核心土。三台阶临时仰拱法施工示意图见图2-3。

图2-1 台阶法施工工序示意图 仰拱栈桥 Ⅱ

1

3

5 Ⅱ

Ⅳ

Ⅵ Ⅶ

Ⅶ

Ⅵ 1

3

3～10m

6～12m 20～40m Ⅳ

5

Ⅰ-超前支护 1-上部开挖； Ⅱ-上部初期支护； 3-下部开挖；

Ⅳ-下部初期支护； 5-隧道底部开挖； Ⅵ-仰拱及填充混凝土； Ⅶ-拱墙二次衬砌。 Ⅰ

20～40m

图2-2 三台阶法施工工序示意图 Ⅰ-超前支护； 2-上部开挖； Ⅲ-上部初期支护；

4-中部开挖； Ⅴ-中部初期支护； 6-下部开挖；

Ⅶ-下部初期支护； Ⅷ-仰拱及填充混凝土； Ⅸ-拱墙二次衬砌 2

- 1 - 台阶法施工

台阶法施工是一种施工方法，它是指将地面分割成多个外形相似的“台阶”，依次进行施工。台阶法施工也被称为多台阶法施工，它在许多建筑工程中都广泛应用。

在台阶法施工中，每台阶的施工范围都是由计算机精确计算出来的，并以极其精确的方式施工，保证各台阶之间线性关系的准确性，其目的是使施工地面的高程和曲率等参数精确的控制在规定的精度范围内，以保证施工质量。

台阶法施工的优势：

一、精度高。台阶法施工，每台阶的施工范围都是由计算机精确计算出来的，并以极其精确的方式施工，保证各台阶之间线性关系的准确性，从而控制施工地面的高程精度和曲率等参数，以确保施工质量。

二、效率高。台阶法施工采取“越近越快”的原则，可以显著降低施工过程的繁琐及时间消耗，提高施工效率，并降低成本。

三、环境友好。台阶法施工既可以有效降低施工过程所产生的噪音和灰尘污染，又能够确保施工过程的安全性。

四、施工简便。台阶法施工可以根据施工过程中的维护条件，在维护法规允许的范围内，最大限度地利用地整体结构，并实施乒乓式施工，使施工简便。

五、安全性高。台阶法施工既可以有效地确保工程质量，又能够确保工程施工的安全性，可以预防因地形变动而造成的灾害。 - 2 - 台阶法施工的应用：

1.台阶法施工可以广泛应用于许多建筑工程，例如，修筑公路、隧道和桥梁，这些工程需要精确控制地形高程和曲率，才能保证施工质量。

2.一些大型工业设施，例如石油石化工厂、航空火车站场等，需要施工准确、安全、质量高的大型施工工程，台阶法施工可以有效地解决这些问题。

3.台阶法施工还可以应用到低洼的房屋建设中，因为台阶法施工可以准确控制房屋的外形和曲率，确保施工质量。

以上介绍了台阶法施工的基本原理、优势以及应用，这种施工方法的出现使得建筑施工更加高效、安全和质量更可靠，大大提高了施工效率，从而更有效地利用资源，改善施工环境，使施工质量得到改善，节约时间和成本，为建筑施工提供了重要的参考。