三台阶七步流水施工探究

三台阶七步流水施工探究
一、工程概况
新建贵广铁路设计时速250km/h预留提速条件。

寺岭隧道位于广西区桂林市临桂县五通镇寺岭村，隧道起讫里程为D1K397+370～D1K397+570，全长200m。

隧道位于缓和曲线和直线上，隧道处于3‰的上坡道上，隧道最大埋深32m，最宽17.48m，高度13.48m，开挖面积191㎡，属于浅埋超大断面隧道。

寺岭隧道隧区范围内沟槽中覆土较厚，山坡上覆土较薄，下伏基岩为页岩，泥质灰岩，全～强风化层较厚，差异风化明显。

隧道进出口位于全～强风化层中，洞身位于弱风化层中，节理、裂隙较发育，岩体较破碎，隧道洞身底部有泥质灰岩，岩溶弱发育。

设计按Ⅴ级围岩进行支护，设计采用CRD法施工。

实际施工中因CRD法有其缺陷性，故对施工方法进行优化，采用三台阶七步流水作业法开挖。

二、CRD施工工艺及其缺陷
（一）CRD施工工艺如图1所示。

（二）施工缺陷
因寺岭隧道洞身位于弱风化层中，开挖需辅以弱爆破，采用CRD法施工使得各工序不能紧密衔接，造成人员、机械、设备闲置，进而影响施工进度。

故实际施工中不予采用该方法。

三、三台阶七步流水作业法施工
针对洞口段浅埋的特点，从进口向出口方向拟采用短台阶施工方案，即三台阶七步流水作业法施工，施工过程中，严格遵循“先预报、弱爆破、少扰动、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则，并兼用挖掘机配置破碎锤的液压系统工作原理进行快速掘进施工，充分发挥围岩的自稳能力，保证施工安全。

（一）施工要点
1.施工准备
施工前要充分周密细致的做好各项准备工作，包括机械准备，劳力组织及其他准备工作。

2.测量放样
通过测量严格控制隧道中线及法线精度，确保开挖过程中围岩断面尺寸符合设计尺寸。

3. 超前支护
根据设计参数，设置超前支护，采用φ42小导管注浆超前支护，风动凿岩机钻孔后，用游锤或凿岩机直接将小导管沿I20b工字钢架中部打入，与钢架焊接组成预支护体系。

注浆设备采用KBY-50/70注浆泵，注水泥浆，注浆压力为0.5～1.0MPa，注浆工艺严格按设计和施工规范进行。

注浆前先喷射混凝土5～10cm封闭掌子面形成止浆墙，当单孔注浆达到设计量时，结束注浆。

注浆参数根据注浆试验结果及现场情况调整。

注浆作业中认真填写注浆记录，随时分析和改进作业，并注意观察施工支护工作面的状态。

4.初期支护
采用“三台阶七步流水作业法”施工，将开挖断面分为上、中、下及底部四个部分逐级掘进施工。

上部宜超前中部3～5m，中部超前下部3～5m，下部超前底部10m以内。

为方便机械作业，上中下台阶高度均控制在3.8m左右。

施工工序图如图3所示。

（1）第一步：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3～5m，宽度宜为隧道开挖宽度的1/3～1/2。

遵循短进尺原则开挖长度按设计要求控制在0.6m，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45°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。

（2）第二、三步：左、右侧中台阶开挖：开挖进尺按设计要求确定为0.6m，左、右侧台阶错开2～3m，开挖后及时进行喷、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45°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。

（3）第四、五步：左、右侧下台阶开挖：开挖进尺按设计要求确定为0.6m，左、右侧台阶错开2～3m，开挖后及时进行喷、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45°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。

（4）第六步：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。

（5）第七步，隧底开挖：每循环开挖长度宜为2～3m，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，仰拱分段长度宜为4～6m。

（二）施工注意事项
1.在施工前，必须进行超前地质钻孔，并由专业人员进行地质分析确认，并采取相应的施措施，确保开挖安全。

2.施工中认真进行围岩量测，实行信息化施工，动态化管理，及时反馈信息，调整支护参数，确保施工安全。

3.施工中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。

4.施工以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破。

结语：
寺岭隧道采用三台阶七步流水作业法施工，有效的避免了各工序不能紧密衔接，造成人员、机械、设备闲置的弊病，充分发挥了作业空间，使机械化工效得以提高，有效灵活的转换了施工工序并调整了施工方法，在台阶法开挖基础上，预留核心土，左右错开开挖，有效的提高了工作面的稳定，增强了安全性能。

避免了与其他平行作业施工工序的干扰，极大的提高了施工进度，达到月进度75m，远超CRD法每月30m的进度，缩短了施工工期，降低了施工成本。

同时，三台阶七步流水作业法施工也为同类工程提供有针对性的、通用的、系统的技术保障体系。

具有极为广阔的应用前景，值得在以后类似的工程中推广应用。