微台阶施工技术

隧道微台阶法开挖施工技术

0、引言

目前公司在建项目隧道施工中，地质条件差，不良地质地段多，涌水量大的隧道比比皆是，相应地微台阶法的使用范围也较为广泛。但是在实际操作中，并不是很规范，观点也不一致。所以利用这次技术干部交流会把它专门提出来，以起到抛砖引玉的作用，便于大家统一认识，也算是一个议题。

1、台阶法

台阶法施工就是将结构断面分成两个或几个部分，即分成上下两个断面或几个工作面，分步开挖。根据隧道施工技术规范的定义，按上台阶超前长度分为长台阶法(台长50m以上),短台阶法(台长5～50m)和微台阶法(3～5m)三种。台阶法多用于Ⅳ、Ⅴ较软而节理发育的围岩中。

长台阶法：上下距离较远，一般上台阶超前50m以上或大于5倍洞跨，施工中上下部可配置同类大型机械进行平行作业，当机械不足时也可进行交替作业。采用此方案当遇短隧道或Ⅰ～Ⅲ硬岩长隧道各区段需尽早贯通时，也可改用半断面法，即将上半断面全部挖通后，再挖下半断面。这种方法施工干扰少，机械配套，施工通风和测量工作均较简单，可进行单工序作业。长台阶在开挖时纵向变位大，台阶断面形状不利于受力，而且容易引起周围地层松动，塑性区增大，造成拱脚附近受力大而使其失去稳定性。所以软岩施工中是不允许使用长台阶法的。

短台阶法：上台阶长度小于5倍但大于1～1.5倍洞跨,适用于Ⅴ、Ⅳ级围岩，可缩短仰拱封闭时间，改善初期支护受力条件，但是上台阶施工干扰较大。

微台阶法：微台阶开挖施工方法是将隧道设计断面分成上半断面和下半断面两次进行开挖成形，上台阶仅超前3～5米，上、下断面同时打眼，同时爆破，然后利用挖掘机或其他扒碴设备，将上断面爆破的碴体扒到下断面，然后进行上、下断面的同时出碴的施工方法。

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2、微台阶法施工的适用性及优缺点 2.1适用性

微台阶法适用于Ⅳ、Ⅴ级较软而节理较发育的围岩，多用于人工配合机械开挖的方式进行，由于上断面作业空间较小，一般采用人工自制操作平台，手持风钻进行打眼。 2.2优缺点

2.2.1微台阶法施工的优点

①有利于结构的稳定；上、下断面同时爆破，避免了多次爆破对周边围岩的扰动，有利于隧道结构的稳定。

②循环时间缩短；相对其他台阶法，施工时避免了上台阶出碴对下断面施工的干扰，同时下断面出碴时，上断面进行立拱及喷砼作业，下断面喷砼时上断面可进行钻孔作业，循环时间缩短。

③有利于洞内的通风及文明施工；通风管可以直接安装到掌子面附近，通风效果较其他台阶法要好。

④有利于人员的组织：微台阶开挖时施工人员可根据现场人员情况来进行组织，人员数量活动空间较大。 2.2.2微台阶法施工的缺点

①施工干扰大：微台阶上、下台阶作业相互干扰大，要注意施工组织。 ②施工工序质量要求高；在微台阶施工过程中，对于下断面的左右错进的控制，扒碴时对上断面拱架的保护、上断面锁脚锚杆的施工质量等要求较高。

3、微台阶法施工方法及工艺流程

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3.1施工方法

微台阶法施工时采用自制台架，台架的制作尺寸要根据隧道断面情况而定，人工手持YT-28型风动凿岩机上、下断面同时打眼，同时人工装药，用非电微差毫秒雷管将上、下雷管束连接在一起，然后引爆下断面的引爆雷管，上下台阶同时响炮，挖掘机扒碴，装载机配合自卸汽车进行出碴。见下图：“微台阶法开挖施工示意图”

3.2施工工艺流程： 见下图。

测量放线初喷砼上下台阶打眼上下台阶装药上下台阶起爆找顶上台阶挖掘机扒碴上台阶立拱系统锚杆施作下台阶出碴钢筋网安装下台阶立拱系统锚杆施作下一循环超前支护钢筋网安装上台阶喷砼下台阶喷砼微台阶法开挖施工工艺流程图

4、施工步骤

具体施工工艺中的施工步骤与其他开挖方法相同，不再赘述。

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5、开挖注意事项

⑴根据工程围岩特性合理选用炸药，导爆管、雷管起爆、掏槽方式、循环进尺等。

⑵采用微台阶法施工，上下台阶前后错开3～5米，下台阶分左右两侧错开前进，错开距离根据围岩情况而定，一般采用1～3m，并不得大于6m；下台阶开挖时，严禁拉中槽施工，避免断面两侧拱脚同时悬空。

⑶下台阶开挖后，及时进行初支仰拱的施工，使初支结构及早成环。 ⑷上台阶开挖前，由测量组画出开挖轮廓线，开挖过程中及时检查超欠挖情况；根据围岩情况，适当调整炮眼底口距开挖轮廓线的距离；并根据初支结构的实测沉降值，调整预留沉降值。

⑸严格控制隧道超欠挖，超挖部分采用喷砼的方法予以回填，严禁初支背后出现空洞。

⑹钢拱架加工时，严格控制结构尺寸，洞外加工后试拼检查后方可使用。 ⑺认真加固拱脚、如扩大拱脚、打锁脚锚杆、加强纵向连接等，使上部初期支护与围岩形成完整体系。拱脚所处岩石破碎及软弱时，加垫预制砼块或钢板；锁脚锚杆尽可能地与拱架焊接。

⑻加强洞内排水，完善洞内排水设施。 6、微台阶法开挖施工组织 6.1人员组织

以普通公路隧道断面(开挖断面80～100m2)为例，开挖时钻孔作业人员上断面钻孔10人，下断面5人，钻爆班15人，同时可根据进度需求情况增减。

立拱班人员：12人。 喷射砼班：12人。 6.2设备配制

YT28钢钻：14把

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挖掘机(推碴机)：1台 装载机：2台 砼喷射机：3台 7、施工循环时间及月度进尺

以公司某在建公路隧道为例，开挖进尺2米左右时各工序循环时间如下： 钻眼：3.5～4小时；扒碴：1.5～2小时；出碴占用循环时间：2～3小时 立拱：3.5～4小时；喷射砼：4～4.5小时；每循环时间：14.5～17.5小时。

每月正常施工进度70～90米。 8、结束语

微台阶法作为台阶法之一，相对长台阶法和短台阶法，更有利于断面的闭合，有利于施工安全。认真合理进行各工序施工组织，也能达到较好的进度。

参考文献：

1、公路隧道施工技术规范（JTJ042-94）；

2、复杂地质条件下隧道施工方法及其力学分析.《隧道建设》2000.1。

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