1、三台阶七步开挖法l 总 则1.0.1 为保证铁路大断面隧道施工安全和质量，规范开挖作业程序，加强过程控制，提高施工进度，制定本作业指南。1.0.2 铁路大断面隧道三台阶七步开挖法(以下简称“三台阶七步开挖法”) 是以弧形导坑开挖留核心土为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，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。1.0.3 三台阶七步开挖法适用于开挖断面为 100180 m。 ，具备一定自稳条件的、V级围岩地段隧道的施工。1.0.4 三台阶七步开挖法具有下列技术特点：1 施工空间大，方便机械化施工，可以多作业面平行作业。部分软岩或土质地段可以采用挖掘机直接开挖，工效较高
2、。2 在地质条件发生变化时，便于灵活、及时地转换施工工序，调整施工方法。3 适应不同跨度和多种断面形式，初期支护工序操作便捷。4 在台阶法开挖的基础上，预留核心土，左右错开开挖，利于开挖工作面稳定。5 当围岩变形较大或突变时，在保证安全和满足净空要求的前提下，可尽快调整闭合时间。1.0.5 采用三台阶七步开挖法施工应尽量缩短台阶长度，确保初期支护尽快闭合成环，仰拱和拱墙衬砌及时跟进，尽早形成稳定的支护体系。1.0.6 采用三台阶七步开挖法进行大断面隧道施工除应符合本作业指南要求外，尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。2 施工准备2.0.1 施工调查前应查阅设计文件和资料，制定调查提纲。施工
3、调查内容应包括工程概况、施工条件、地形地质及其他与工程相关内容。调查结束后应编写施工调查报告。2.0.2 施工调查后应结合三台阶七步开挖法的特点，按照建设项目的规模和工期要求，有针对性地编制实施性施工组织设计和施工作业指导书。2.0.3 采用三台阶七步开挖法施工的隧道，应进行施工技术交底，作业人员应进行岗前培训和安全教育，特殊工种的作业人员应持证上岗。2.0.4 施工机械配备应满足正常施工要求。实施中，可根据施工进度要求分期、分批组织上场。2.0.5 隧道施工机械配套应针对隧道大断面的特点，以实现机械化均衡生产为目标，配套的生产能力应为均衡施工能力的 1215 倍。3 施工工艺3.1 施工工艺
4、流程3.1.1 三台阶七步开挖法可分为以下主要步骤：l 上部弧形导坑环向开挖，施做拱部初期支护；2 中、下台阶左右错开开挖，施做墙部初期支护：3 中心预留核心土开挖、隧底开挖，施做隧底初期支护。每部开挖后均应及时支护，隧底初期支护后应及时施做仰拱，尽早封闭成环。3.1.2 三台阶七步开挖法的施工工艺流程见图 312。围岩稳定性评判、修正支护参数监控量测超前支护上部弧形导坑开挖，施作初期支护断面检查左右侧错开开挖中台阶，施作初期支护左右侧错开开挖下台阶，施作初期支护开挖上、中、下台阶预留核心土分段开挖隧底，施作初期支护施作仰拱施作仰拱填充图 3.1.2 三台阶七步开挖法施工工艺流程3.2 施工作
5、业3.2.1 采用三台阶七步开挖法施工的隧道，应将超前地质预报纳入施工工序，并根据工程水文地质变化情况，及时调整各部台阶长度或施工方法，采取相应的技术措施，及早封闭成环，保证施工安全。3.2.2 采用三台阶七步开挖法施工的隧道，应根据工程水文地质条件，按设计要求做好超前支护，防止围岩松弛，保证隧道开挖安全。在断层、破碎带、浅埋段等自稳性较差或富水地层中，超前支护应按设计要求进行加强。3.2.3 三台阶七步开挖法施工应符合下列要求：1 以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破；2 弧形导坑应沿开挖轮廓线环向开挖，预留核心土，开挖后及时支护；3 其他分步平行开挖，平行施做初期支护，各分部初期支护衔接紧密，
6、及时封闭成环；4 仰拱紧跟下台阶，及时闭合构成稳固的支护体系；5 施工过程通过监控量测，掌握围岩和支护的变形情况，及时调整支护参数和预留变形量，保证施工安全；6 完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚基础。3.2.4 三台阶七步开挖法施工步骤见图 3.2.4-1，开挖透视图见 3.2.42，施工工序见图3.2.43。图 3.2.4-1 施工步骤图 3.2.42 开挖透视图图 3.2.4-3 施工工序图施工步骤：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 35 米，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
7、间距确定，最大不得超过 1.5 米，开挖后立即初喷 35cm 砼。上台阶开挖失跨比应大于 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搭设锁脚锚杆，拱脚锚杆和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。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 35cm 砼，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架拱脚以上 30cm 高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角 30搭设锁脚锚杆，拱脚锚杆和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。第
8、4、5 步，左右侧下台阶开挖：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 35cm 砼，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架拱脚以上 30cm 高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角 30搭设锁脚锚杆，拱脚锚杆和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。第 6 步，上中下台阶预留核心土：各台阶开挖分别开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧道开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为 46m。第 7 步，隧底开挖：每循环开挖进尺长度宜为 23m 开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱
9、，仰拱分段长度宜为 46m。3.2.5 三台阶七步开挖法的初期支护由喷射混凝土、锚杆（管） 、钢筋网和钢架等组成，各部分联合受力。初期支护应在开挖后立即施作，以保护围岩的自然承载力，其施工工艺流程见开 挖清理岩面初喷混凝土封闭岩面施作系统锚杆，挂钢筋网安装钢架复喷混凝土至设计厚度量测数据分析、反馈图 3.2.5 初期支护施工工艺流程1 初喷混凝土封闭岩面：1)初喷混凝土应在开挖后立即进行。2)用高压风自上而下吹净岩面，埋设控制喷射混凝土厚度的标志钉。3)工作面滴水或淋水时，宜采用钻孔埋管做好引排水。大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土，通过添加外加剂、掺合剂改善混凝土性能，也可采用干喷形式快
10、速封闭渗水岩面。4)喷射混凝土必须满足设计强度、厚度及其与岩面粘结力要求。5)喷射作业应分段分片依次进行，喷射作业从拱脚或墙脚自下而上进行，作业时应避免上部喷射回弹料虚掩拱(墙)脚；先找平凹洼部分，后喷射凸出部分，各部平顺连接。喷头应与受喷面垂直，喷嘴口至受喷面距离宜保持在 1.02.0m，沿水平方向以螺旋形划圈移动。2 系统锚杆(管)、钢筋网施做应符合下列要求：1)初喷混凝土后应及时施做锚杆，锚杆必须设置垫板。岩石隧道拱部系统锚杆必须带排气装置，采取沿锚杆孔进浆的施工工艺；黄土隧道系统锚杆按设计要求选用。2)钢筋网可采用为 8 mm 或 6 mm 的 HPB235 钢制作，网格尺寸宜采用 2
11、0 cm20 cm25 cm25 cm，搭接长度应为 12 个网格，网片间采用焊接方式连接。3)钢筋网随受喷面起伏铺设，其间隙不应大于 3 cm，钢筋网应与锚杆、钢架连接牢固，且钢筋保护层厚度不应小于 4 cm。3 安装钢架应符合下列要求：1)拱部单元安装工序：放样确定钢架基脚位置一施做定位锚杆一架设钢架一布设纵向连接筋。2)墙部单元安装工序：墙脚部位铺设槽钢垫板一施做定位锚杆一对应拱部单元架设墙部钢架单元一布设纵向连接筋。拱、墙部钢架单元宜采用栓接的方式连接。3)加强钢架拱(墙)脚锁脚锚杆(管)施工，各台阶每单元钢架拱(墙)脚以上 30 cm 高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角 30。打设 4
12、 根或 4 根以上锁脚锚杆(管)，锁脚锚杆(管)与钢架牢固焊接，锁脚锚杆直径不应小于 22 mm，锁脚锚管直径不应小于 42 mm，长度不得小于 35 m，以控制基脚变形。4)施工注意事项及要求：钢架拱(墙)脚应架设在稳固的基岩上或底部铺垫槽钢，以保证钢架基础稳固。安装前应清除基脚下的虚渣、虚土及杂物。钢架安装允许偏差：钢架间距、横向位置和高程与设计位置的偏差不超过5 cm，垂直度允许偏差为2。 。钢架应与纵向连接筋、锁脚锚杆焊接牢固，以增强钢架的整体稳定性。锁脚锚杆施工应作为施工质量控制的重点，锁脚锚杆尾部宜加工成“L”形。钢架连接板应采用栓接牢固连接。钢架和初喷混凝土间有较大间隙时，每隔 2 m 应采用骑马或楔形垫块顶紧；钢架与围岩的间隙不应大于 5 cm。4 喷射混凝土厚度应符合设计要求，二次复喷混凝土应分层喷射，每层厚宜为56 cm。喷射混凝土表面应平顺，无空鼓、裂缝、酥松，平整度宜采用 2 m 靠尺检查，允许偏差为侧壁 5 cm、拱部 7 cm。3.3 仰拱施工331 隧底开挖应采用全幅分段施工，上面铺设仰拱栈桥，每循环开挖长度宜控制在 23 m。当仰拱施工滞后下部台阶开挖面 3040m 时，应停止前方工作面开挖或短距离跳槽进行隧底开挖。短距离跳槽的次数不得多余 3 次，每次跳槽间隔不得大于 10 m。
