1、软弱围岩环境下隧道三台阶七步开挖法简述摘要：随着我国经济迅速腾飞，交通运输行业也急速发展。最近数年的时间以及接下来的数十年内，隧道，无论是公路隧道还是城市地铁都以极其快的速度发展并壮大。为了能给今后隧道特别是软弱围岩这类隧道开挖技术快速发展奠定基础，因此我们有必要在工程中探索出适合软弱围岩开挖方法。本文以某公路隧道开挖施工为背景，介绍软弱围岩环境下隧道采用三台阶七步开挖方法，及与其他开挖方法的差异。望借此文为今后类似工程施工提供借鉴。 关键词：隧道开挖技术三台阶起步开挖法 中图分类号： U455 文献标识码： A 文章编号： 0 引言 软弱围岩是指在工程施工中产生明显的变形尤其是塑性变形，以及
2、具有岩体松散、破碎、裂隙发育等现象的岩体。随着我国隧道事业的不断发展，在今后的工程建设中这类软弱围岩在施工中出现的概率会明显加大。然而一旦遇到这类软岩如若开挖不得当必将造成岩体大变形、岩体坍塌以及更加严重的工程事故，给国家和人民带严重的损失。因此合理的开挖技术对于今后在处理这类软弱围岩开挖方面显得异常重要。 本文以某公路隧道为依托，对三台阶七步开挖法进行简要的分析以及其与其他开挖方法相比的优势。 1 工程概况 某高速公路靠椅山隧道，隧道分左右线，设计为单洞三车道，采用R=7.4m 单心圆曲墙式衬砌。最大开挖跨度为 16.7m，最大开挖高度为10.1m。最大开挖断面 165.45m2,地质为中下
3、泥盆统桂光群砂岩及泥质粉砂岩夹薄层页岩，因受摺曲及构造挤压影响，岩层节理裂隙发育，岩层破碎，岩石风化成亚砂土、亚粘土，原岩结构完全破坏。 2 三台阶七步开挖法 三台阶七步开挖法是在对“新奥法”的认识加深与理解基础上逐渐发展起来的。所谓三台阶七步开挖法就是将隧道开挖面，即掌子面分为三个台阶七个子步分别进行开挖并预留核心土。各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进的隧道施工方法。关宝树在其软弱围岩隧道施工技术中指出，在软弱围岩开挖中预留核心土有利于掌子面及围岩的稳定，而且预留核心土半径越大，其对掌子面约束能力越强，故在采用三台阶七步法时在允许情况下尽量选用大半径核心土；宋曙光等人在其关于台阶法施
4、工的文献中分析了台阶法施工中台阶高度的选取对于掌子面、拱顶、底板等周边位移及沉降的影响，经过比较认为上台阶选取断面高度的三分之二或者到最大宽度处对减少沉降最为有利。 三台阶七步开挖法施工步骤： 第 1 步，上部弧形导坑开挖：在拱部超前支护后进行，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度宜为 35m，宽度宜为隧道开挖宽度的 1/31/2。开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过 1.5m，开挖后立即初喷 35cm 混凝土。上台阶开挖矢跨比应大于0.3，开挖后应及时进行喷、锚、网系统支护，架设钢架，在钢架拱脚以上 30cm 高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角 30打设锁脚锚杆，锁脚锚
5、杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。 第 2、3 步，左、右侧中台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过 1.5m，开挖高度一般为 33.5m，左、右侧台阶错开 23m，开挖后立即初喷 35 混凝土，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架墙脚以上 30cm 高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角 30打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。 第 4、5 步，操作步骤与第 2、3 步完全相同。 第 6 步，上、中、下台阶预留核心土：各台阶分别开挖预留的核心土，开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。 第 7 步，隧底开挖：每循环开挖长度宜为 23m，开挖后及时施
6、作仰拱初期支护，完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为 46m。 此法开挖的原理是在隧道纵断面上通过核心土留设、加强锁脚、仰拱与二衬紧跟等方式对围岩进行约束，抑制围岩变形，改善开挖范围围岩与支护结构受力和变形，提高围岩与支护体系的整体稳定性。此法最大的特点是通过分部支护结构和辅助措施最大限度地发挥软弱围岩自身有限的承载力；还有便是充分调动后方已闭合成环的初支及二衬的空间支撑作用，以此加强衬砌、围岩的时空效应。 此法与 CD 法、CRD 法相比虽然都是台阶法，相比之下三台阶七步法具有不设临时支撑，可采用大型开挖机具，开挖进度快，成本低还可以降低施工风险。 图 1 三台阶七步开挖法示意图 3 结束语 通过本工程的施工发现三台阶七步法对软弱围岩的开挖非常有利，对控制围岩沉降、位移都很成功，最后还可以加快施工进度，节约成本。故望通过此文对今后类似工程施工有借鉴作用。
