基于软弱围岩隧道台阶法施工中拱肚稳定性及其控制技术

简单阐述在软弱围岩地层条件下隧道施工过程中台阶法的运用,并根据目前存在的一些问题进行分析,概括出导致拱脚沉降现象出现的影响因素,并且针对这些因素提出提高其稳定性的控制手段.

本文针对铁路隧道施工流程中的细化工序进行分析，其间配合数值验证技巧，对软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性控制手段实现科学总结。验证资料体现为：实际施工流程中拱角沉降和水平收敛作用明显；施工过程中的大部分变形问题主要由拱角结构围岩屈服作用引起，尤其在台阶施工法机理中，此类结构的破坏效果会随着台阶高度提升而引起拱脚局部位置失去平衡效用，同时这类隐患长期放纵还会导致整体剪切失稳结果。因此需要利用现场拱脚变形效果作为线索依据，分别选取不同关节节点实现长、短等台阶施工方案，并透过各类高度模式下极限位移的最终结果进行对比观察，提炼出改善环节中的必要基础稳定条件，为后期施工人员安全和施工质量提供切实保障，避免不必要的经济成本投入。

为了适应我国经济和社会的高速发展,交通基础设施建设也不断走向了完善,而道路隧道施工技术也实现了质的飞跃,其中针对软弱围岩隧道施工的台阶法应运而生。台阶法是目前软弱围岩隧道施工领域的常用技术,其施工效果同时也引起了社会和业内的广泛关注。文章结合台阶法施工技术的工艺特点和工艺流程,分析台阶法施工过程拱脚沉降机制和软弱围岩隧道拱脚稳定技术。

通过对隧道软弱围岩地段变形规律的归纳,概括当前控制软弱围岩变形的对策,结合都贵德勒隧道施工实践,就台阶法施工软弱围岩隧道时如何保证拱脚稳定性提出几点思考建议,以期能为类似工程提供参考。

本文主要简单介绍了软弱围岩隧道台阶施工工程的相关内容，对软弱围岩隧道拱脚变形的特征进行了分析，探讨了软弱围岩隧道台阶施工中拱脚稳定性的有效控制技术，以保障软弱围岩隧道台阶施工水平，提高其施工质量和效益。

以新建武广铁路客运专线xxtjⅴ标成镜塘隧道施工为例,介绍了软弱围岩地质(ⅳ、ⅴ级)大断面客运专线隧道三台阶环形开挖法的施工技术。实践证明:此项技术较好地完成了武广客运专线境塘隧道施工任务,为今后类似工程提供了有益的借鉴和指导。

针对大断面浅埋隧道穿越围岩破碎、节理发育、围岩完整性差的复杂地质,简述了ⅴ级围岩大拱脚台阶法施工工艺、施工质量控制要求,总结了大拱脚台阶法在软弱围岩地质隧道中取得的成功经验和良好的实践效果,以期指导工程实践。

针对铁路客运专线大断面山岭隧道,穿越围岩破碎、节理发育、围岩完整性较差的复杂地质,在总结传统三台阶施工工法的经验基础上,贵广铁路隧道开挖采用大拱脚台阶法施工工法施工,在总结施工实践的成功经验基础上形成了本工法。主要阐述大拱脚台阶法工序流程、施工工艺、操作方法、施工质量控制的技术要求,成功应用在隧道施工中保证了工程质量和安全,提高了施工效率,降低了成本、节约了资源,为今后类似隧道工程施工提供借鉴经验。

在隧道施工过程中,评价围岩稳定性是一项重要工作。结合广东某隧道工程状况,利用有限元软件模拟了隧道的动态开挖过程,分析了开挖过程中围岩应力和应变的变化规律,并对施工过程中位移量较大及应力集中现象比较明显的部位进行了划分,确定了施工现场重点监测和支护区域,确保施工过程中围岩的稳定性和安全性。

————————————————————————————— 隧道台阶法施工工艺 山西中南部铁路通道zntj-4标隧道设计开挖施工方法ⅲ、ⅳ级 围岩采用台阶法施工；深埋ⅴ级围岩采用三台阶法，并增设临时仰拱， 每两榀设一道；浅埋、断层破碎带ⅴ级围岩结合超前预加固措施采用 三台阶（临时仰拱）法。为更准确的进行台阶法施工，保证隧道施工 安全质量，按照铁道部、晋豫鲁铁路通道股份公司近期文件和参照设 计图纸、施工规范、技术指南，编制我标隧道台阶法施工工艺。 一、编制依据 1、铁建设〔2010〕120号《关于进一步明确软弱围岩及不良地 质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》； 2、铁建技〔2010〕352号《关于进一步加强铁路隧道设计施工 安全管理工作的通知》； 3、中南铁筹〔2010〕56号关于印发《山西中南部铁路通道线 下工程施工技术规定》（试行）的通知； 4、晋豫鲁铁工〔2011〕64

隧道台阶法施工详解 1、长台阶法 台阶长度l≥5b，b为洞室的宽度。甚至可以上台阶先贯通，即为“半断面法”。 特点：进度快，仅次于全断面法。 适用于：ⅲ～ⅰ级围岩。 上台阶先贯通在现实中存在风险尤其是山体呈现偏压状态时尤其小心，做好两侧洞口以避免洞内 变形量过大。 2、短台阶法 台阶缩短：（1～1.5）b≤l＜5b, 特点： ①支护闭合时间加快，围岩稳定性增加； ②台阶缩短加大了对下台阶施工的干扰。 适用于：ⅳ、ⅴ级围岩 当长台阶法出现支护变形量过大的时候，应该停止掌子面施工，下台阶跟进落底形成短台阶模式。 只要设计支护强度没问题，下台阶落底之后能十分有效的控制围岩的变形。它掘进慢的原因就在 于仰拱紧跟其后。围岩等级为4级的时候单次开挖进尺不宜大于2m，当围岩为5级的时候一次 进尺不得大于两品拱架1m-1.5m具体情况视围岩而定。 3、超短台阶法 上

以昆明西北三环岗头隧道为例,较系统地介绍3线大跨隧道软弱围岩台阶法施工经验,重点阐明台阶断面的设计要点和施工工艺控制要点,强调超前地质预报和监控量测的重要性,总结台阶法成功的关键因素及其对管理上的要求,可为类似工程施工提供参考。

本文根据实例详细介绍了大断面浅埋软弱围岩隧道采用三台阶七步施工技术的具体施工方法、施工工艺以及控制要点。该法在解决隧道施工难度大、施工工期紧等方法具有良好的作用，确保整个隧道工程施工的安全高效的开展。

以石太铁路客运专线活宝山隧道施工使用三台阶法钻爆开挖为例,介绍了软弱围岩三台阶法的钻爆开挖、支护、喷锚等施工工艺,并与crd法作了简单比较,指出三台阶法在大断面软弱围岩中能够保证安全,且降低造价,缩短工序循环时间,具备较大的优点,值得推广应用。

超大断面软弱围岩隧道施工过程中,采用台阶法施工方案容易引起大面积塌方,但是可以有效缩短施工工期,从安全性的角度出发,台阶法施工特别是作为台阶法核心问题的台阶高度选择值得进一步分析。依托兰渝铁路两水隧道,采用三维数值仿真手段,分别建立台阶高度取h/3,h/2,2h/3和最大宽度处模型,模拟了铁路隧道在极软弱围岩中采用台阶法施工选择不同台阶高度的施工过程,对比不同台阶高度下隧道的拱顶沉降、水平收敛和掌子面挤出变形,揭示了台阶法施工过程中围岩力学效应的演化规律,并最终得出最优台阶高度,为工程施工提供参考。

30 隧道台阶法施工作业流程图 上台阶测量来画开挖轮廓线布炮眼 钻炮眼 装药爆破 清危排险 初喷混凝土 通风洒水 出碴 喷射（钢纤维）砼到设计厚度 立钢架支撑及施作锚杆 开挖下台阶喷锚支护 模筑混凝土 稳定性安全检查 监 控 量 测

采用有限元数值分析方法,对新宝塔山隧道的ⅳ级围岩段台阶法动态施工过程进行模拟分析,得到每一步开挖过程围岩的位移场和应力场以及支护结构的内力,通过数值计算结果可以对隧道施工过程中围岩的状态进行预测,进而指导施工方案及开挖顺序的确定,同时通过对支护结构内力的分析判断其设计参数是否合理可行。分析和实测结果表明:新宝塔山隧道的ⅳ级围岩段采用台阶法施工过程中围岩基本稳定,支护结构设计参数选择是合理可行的。

梯子岩隧道是新建渝黔铁路的重要控制性工程,隧址区地质条件复杂。该隧道能否顺利安全施工,关系到渝黔铁路的如期竣工通车。文章在详细分析隧址区工程地质条件的基础上,研究总结该隧道台阶法施工的爆破技术,提出针对梯子岩隧道不同围岩性质的光面爆破参数,包括周边眼间距、周边眼抵抗线、炮孔深度、相对距离和装药集中度等。根据该隧道的实际情况,文章提出爆破施工放线布眼时要考虑预留下沉量,为了严格控制超欠挖,提出正确的炮眼位置和开挖周边轮廓线。

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

针对特大断面隧道穿越煤系含炭质页岩夹层的地层,而且围岩破碎,节理发育,围岩完整性较差,为了保证隧道安全、快速施工,结合现场施工实践,介绍了针对ⅴ级围岩应用大拱脚台阶施工工法施工,并加强围岩量测,超前地质预报,勤检测瓦斯的技术措施,总结了大拱脚台阶法在软弱围岩地质隧道中取得的成功经验和良好的实践效果。

针对某台阶法开挖的浅埋隧道,利用有限元软件midasgts对隧道变形进行了建模分析,并跟踪施工现场进行动态监控,对隧道的变形特征进行了总结,为类似工程的施工提供了指导。

根据台阶法施工隧道的围岩变形特点与隧道位移监测的实际需要提出一种公路隧道围岩变形预测模型,即断面开挖后两周以内利用四维新陈代谢gm(1,1)模型进行短期预测,该期间通过控制每天变形量以达到指导开挖与支护的目的;两周以后利用回归分析法进行远期预测与最终位移量预测,该期间主要通过控制最终下沉量以达到指导开挖与支护的目的。结合京化高速黄羊山3号隧道的实际监测数据利用模型中的两种预测方法进行预测,预测结果证实了本模型的合理性和可行性。