論大斷面軟弱圍巖臺階法施工的可行性

劉金山

（中鐵十二局集團第七工程有限公司，湖南 長沙 410000）

1 工程概況

鳥龍潭隧道長度為1410m，最大埋深226m，屬于一種典型的長隧道，具有+2.7%隧道縱坡，工程中具有2 處人行橫通道以及1 處車行橫通道。

鳥龍潭隧道施工地不存在泥石流、滑坡、崩塌等不良地質條件，存在F7 斷層地質構造發育。該地區地表水不發育，大氣降水在山坡的方向作用之下向外排泄。在地下水的發育類型上屬于基巖裂隙水類型以及第四系孔隙水類型。在泥巖、夾頁巖以及砂巖的節理裂隙中存在一定量的基巖裂隙水，水量不多，埋藏的位置較深。在四系松散土體中會出現第四系孔隙水，水量比較少，上層滯水形式較多。鳥龍潭隧道施工地屬于大斷面軟弱圍巖的施工條件，符合本次研究的地質環境條件。

2 論大斷面軟弱圍巖條件下臺階法施工的可行性

2.1 從安全性上分析可行性

采用臺階法施工具有較強的安全性的可行性，CRD 法以及雙側壁導坑法運用過程中能夠有效控制地表沉降現象，在工程開展之前，需要拆除臨時支護，并結合工程的具體開展情況對其進行重新布置，工程中比較容易出現的現象是圍巖變形的突變，為了對其進行有效處理需要單獨監控其具體的使用情況。臺階法施工方式較為靈活與便捷，工程開展過程中不必拆除臨時支護，對于掌子面之間的距離能夠達到較為良好地控制，同時還能夠有效解決地表沉降以及拱頂下沉現象。臺階法運用過程中效果可能會打折扣的重要條件之一是仰拱距離＞30m，此時在地表沉降控制的效果會相對較弱，但是目前在很多建筑施工過程中并不存在建筑物，由此可以使用臺階法。

2.2 成本層面上的可行性

安設臨時支護在CRD 法與雙側壁導坑法中都會用到，同時在使用過程中要求在二襯工序開始之前將其拆除，不符合永久工程的理念，由此產生了大量的浪費現象，但是永久工程的施工理念在臺階法中能夠體現，其使用到的所有建材都是一種永久工程，在很大程度上避免了資源浪費現象，從經濟施工成本上具有較強的可行性。

2.3 質量層面上的可行性

CRD 法以及雙側壁導坑法在運用過程中具有大量繁瑣的工序，施工過程較為復雜，需要對多個工序進行充分銜接，給工程的順利施工增加了一些干擾因素，同時在工程的建設施工過程中具很多的臨時支護，在初支處理上不夠圓順。但是在臺階法運用過程中可以有效避免這些問題，有效提升了工程質量，具有較強的質量層面上的可行性。

2.4 施工進度層面上的可行性

CRD 法與雙側壁導坑法在運用過程中所處的施工空間較小，使用較小的機械設備即能夠完成作業，不利于大型施工機械的操作，同時具有較多的開挖分部，施工效率較為有限，很多分部在建設過程中由于具體環境的影響導致其可能會受到一定的干擾，在正常施工條件下一般一個月只能夠建設30~40m。臺階法在運用過程中建設空間較大，給大型機械的使用創造了條件，采用的施工建設方式較為簡單，對組織管理工作的順利開展增加了很多便利之處，可以進行平行流水施工，在很大程度上提升了工程的施工效率，能夠達到一個月50~60m 的建設成果，具有較強的施工進度層面上的可行性。

3 臺階法施工技術的運用

3.1 臺階法施工整體布置

在鳥龍潭隧道施工過程中，具有大量的粉砂質板巖、強風化砂質板巖、Ⅴ級圍巖，結合巖石的性質等因素，在隧道開挖過程中使用CRD 法進行開挖，在左變斷面與右邊斷面采用交錯施工方式逐一進行施工，進行10~15m 的長度的施工。運用臺階法對Ⅴ級圍巖洞身段進行施工，結合具體施工情況的不同，設置不同的施工長度，一般環形施工長度在0.6~0.8m 之間。

在做好充分的超前支護的前提之下進行分離式隧道Ⅳ級圍巖洞身一般段的施工，運用三臺階法進行隧道施工，設置0.8~1.0m 的環形開挖進尺。結合施工場地不同的施工地質環境采用不同的施工方式，將臺階分步法運用到Ⅳ級圍巖強風化富板巖、粉砂質板巖與水砂質板巖的地段，設置0.6~0.8m的環形開挖進尺。結合具體的施工實際情況采用不同的臺階長度。

3.2 開挖上臺階環形導坑

在上部弧形導坑的施工之前要求進行有效的拱部超前支護作業，按照隧道輪廓線環向進行施工，采用5.16m 的高度，采用3m 的核心土預留空間，在核心土的寬度的設置過程中充分結合施工地斷面圍巖的發育情況。在開挖進尺工作開展過程中充分結合初期支護的間距以及掌子面圍巖的穩定情況進行設置。在工程施工之后，要求噴3~5cm 厚的混凝土，充分將混凝土封閉，完成之后再架設鋼拱架。安設鎖腳錨桿，噴射施工混凝土。

3.3 開挖中臺階兩側位置

開挖中臺階兩側位置過程中采用3.15m 的高度控制，在滯后上臺階3m 位置處進行挖掘作業。設置2m 的左側與右側挖掘間距。挖掘進尺作業過程中每次2~4 榀鋼拱架。挖掘工作完成之后即噴射混凝土，厚度控制在3~5cm，之后進行封堵作業，同時配置鋼拱架，結合設計圖紙中的相關規定配置鎖腳錨桿。

3.4 開挖下臺階兩側位置

采用3.15m 的挖掘高度，設置3m 的左側與右側挖掘間距。下臺階兩側位置開挖作業過程中每次4~6 榀鋼拱架。開挖工作完成之后即噴射混凝土，厚度控制在3~5cm，之后進行封堵作業，同時配置鋼拱架，結合設計圖紙中的相關規定配置鎖腳錨桿。

3.5 開挖隧道底部

采用機械開挖與人工開挖相結合的方式進行隧道底部的開挖作業，切合移動棧橋的長短。在對施工作業進行控制的過程中采用6～8m 循環的區段布置，同時以爆破的形式對開挖起輔助作用，之后由施工人員清潔基底，噴射混凝土們，從形成有效的封閉作業，嚴格按照工程的施工標準開展作業，盡快構成環狀的初期支護，從而有效回填并仰拱襯砌。

3.6 加強施工監測

為了充分掌握圍巖的切實狀況，要求對鳥龍潭隧道的施工建立有效的監測體系，表1 展示了隧道相關的監測項目。

表1 隧道相關的監測項目

4 結語

綜上所述，臺階法在施工過程中較為安全，將臺階法施工與CRD 法、雙側壁導坑法進行對比，臺階法有利于機械化施工與平行流水施工，在運用過程中能夠有效控制管理隧道圍巖的轉變，加強對檢測的信息的研究，取得了較為良好的施工效益。