浅谈隧道微台阶开挖施工工法

浅谈隧道微台阶开挖施工工法

摘要：文章结合崤山隧道开挖工法施工经验，介绍了微台阶开挖施工工法特点、原理以及施工流程，并根据现场围岩地质、施工机械配套等实际情况，对台阶法施工工装进行了改造，保证了隧道的施工安全，提升了隧道的施工进度。。

关键词：微台阶法开挖；台架；初期支护

0 前言

为了预防和控制隧道施工安全事故的发生，国家对掌子面与仰拱之间的距离要求的越来越严格，目前采用的长台阶法施工，已经难以满足安全步距的强制性规定。而采用长度大于10m的短台阶法施工容易受到变更台阶处道路和仰拱施工作业空间的限制；如果采用长度小于10m的短台阶法施工时，虽然满足安全步距的要求，但上台阶的施工作业空间小，各工序之间相互干扰，机械设备的运行效率会极大地降低，导致工程施工进度非常缓慢。针对以上情况，对台阶法施工工法进行了改进，改成微台阶开挖施工工法，既能保证了隧道的施工安全，又能极大地提高了隧道的施工进度。

1 工程概况

崤山隧道位于河南省三门峡卢氏县官道口镇境内，进口位于灵宝市寺河乡，右边靠近G209国道；出口位于官道口镇车家岭附近，位于S323省道上游。崤山隧道起止里程为：左线DK694+053～DK716+804，全长22751m，右线YDK694+045～YDK716+816，全长22771m为两条单线隧道，隧道最大埋深约为510m，一般斜井进正洞后，围岩主要以IV、V围岩为主，围岩破碎，崤山隧道内水文地质条件及地质构造相当复杂，属于蒙华

铁路线路控制性重点隧道工程。

2 工法特点

采用该台架施作的微台阶工艺，可实现上、下台阶同时施作，满足钻爆及支护的使用和空间要求；钻爆过程中，上台阶常规施作，下台阶可连同仰拱部分同时开挖，实现仰拱初支拱架及时封闭成环，保证隧道施工安全质量；施工台架用于上台阶施工的“凸出部分”便于拆装，拆除后台架便可用于全断面施工，实现了全断面和两台阶法所使用工装之间的快速转换；采用该台架施作的微台阶工艺，减少了使用小台架施工需要反复拼装或吊装的所需时间及风险，缩短了工序时间，保障了施工进度。

3 工艺原理

隧道微台阶开挖工法是利用开挖台架经过上下台阶钻眼、装药、起爆、出碴的施工流程，缩短各工序之间的衔接时间，为后续的仰拱施工提供了较大的空间，从而缩小了仰拱与掌子面之间的距离，保证隧道安全步距满足规定要求，同时提高隧道施工的进度和安全。

4 微台阶法工艺流程及操作要点

4.1 施工开挖及支护作业工艺流程

图1 施工开挖及支护作业工艺流程

4.2 操作要点

为实现隧道施工初期支护仰拱设置钢架地段及时封闭成环，仰拱紧跟下台阶施工，以满足“两紧跟”要求，根据现场围岩地质、施工机械配套等实际情况，对微台阶法施工工装进行了改造，将全断面台架上半断面通过钢筋网片加长，使其向前凸出3m左右，即将上台阶控至在3m（不大于1倍洞径，约7m），施工台架放在下台阶处，便可形成上下断面同时施工，又能满足湿喷机械手的作业要求（机械大臂操作空间约4m）。

5 材料与设备

机械设备：220型号挖掘机1台；380型号装载机1台；砼罐车（12m³）2辆；HPS3016砼湿喷机1台；北奔2534出碴运输车（25T以上）4辆；YT28风钻20个；开山空压机（22m³）5台。

主要材料：围岩类别挂设钢筋网片、格栅钢架等材料，根据施工图纸要求提前准备到位。

6 安全质量控制要点

6.1 质量控制要点

（1）钻孔：爆破钻眼时要严格按照设计图纸要求布孔，防止超挖或欠挖现象的发生，周边眼应加密布置，密度控制在25～40cm之间；

（2）装药：严格按照光面爆破控制钻眼装药量；

（3）起爆顺序：先起爆掏槽眼，再辅助眼，然后周边眼，最后起爆底板眼；

（4）立架：台阶接茬处要加垫隔板，防止接茬处出现鼓包、不密实现象。隔板材料采用厚度为 10mm以上钢板，确保钢板刚度满足重复使用要求。隔板长为格栅钢架设计间距，宽为喷锚厚度加 50mm（保证抽取时利于敲击抽取）。另外，在隔板背侧加焊可以转动的拉手，便于方便安装、拆除隔板用。

6.2 安全控制要点

采用微台阶法施工时，上下台阶应同时推进；上台阶要确证至少有一榀钢架在下台阶开挖完成后不形成悬空，施工过程中要严格控制下台阶的进尺；台架使用前需确保台架结构稳定，并设置安全标识及防护设施，防止人、物掉落；风水电等设施须按规定安装，防止漏电或高压风接头破损或断裂伤人；严格控制开挖进尺，IV级围岩上台阶一次进尺为2榀拱架间距、下台阶为2榀拱架间距，V级围岩上台阶一次进尺为1榀拱架间距、下台阶为2榀拱架间距；开挖完成后初期支护必须及时封闭，仰拱初支施作前需仰拱基底承载力不得低于 250kPa，低于250kPa时需加固处理；严禁仰拱及边墙脚处积水浸泡。

7 环保措施

施工过程中引起的“废烟、废气、废水”的排放必须达到国家规定的标准；隧道内施工用水及地下水采取设置集水坑、集水井采用多级泵站排出洞外，经过十级沉淀达标后方能排出。

8 结束语

综上所述，采用微台阶开挖施工工法进行开挖隧道，不仅可以缩短了各道工序之间的衔接时间，加快了隧道施工进度，还给后道工序提供了更多的作业空间，使仰拱距离掌子面的安全步距可控，极大的提高了隧道内的施工安全与质量，同时也达到了成本管控的目的，实现了经济效益和社会效益双重收益。