2.1.2铁路隧道台阶法施工作业指导书

××铁路×标段隧道工程
编号：XXXX 台阶法施工作业指导书
单位：
编制：
审核：
批准：
XXXX年XX月XX日发布XXXX年XX月XX日实施
××铁路隧道工程
台阶法施工作业指导书
1．适用范围
适用于××铁路××段隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩施工。

2．作业准备
2.1内业技术准备
根据设计图纸确定开挖轮廓和预留变形量，根据预留变形量制作出拱架加工技术交底，开挖架立技术交底。

作业指导书编制后，应在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。

制定施工安全保证措施，提出应急预案。

对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。

2.2外业技术准备
2.2.1生活、办公临建
修建生活房屋，配齐生活、办公设施，满足主要管理、技术人员进场生活、办公需要。

2.2.2施工生产临建
修建变压器站、空压机房、拌和站、施工用水水池和生活用水池、通风机架等施工设施，同时备齐发电机、移动栈桥、湿喷机、装载机、挖掘机等设施。

2.2.3调查与施工有关的技术数据
对隧道开挖的中线、高程、方向进行复核，确保测量精度。

调查隧道施工的工程地质及水文地质特性，来制定开挖方法，如与设计不符尽快与设计院核实；调查施工地区的天气类型，做好应天气影响的防护措施。

2.2.4材料和配合比报验
储备隧道开挖所用的炸药和雷管；对用到工程上的材料（水泥、外加剂、沙石骨料、钢材）堆码整齐，做好防护措施，抽样检测，报监理验收，并确定喷混凝土和浇筑混凝土的配合比。

2.2.5实施超前地质预报
采用超前地质预测预报系统对前方围岩进行超前探测，分析围岩的各种性能指标，判定围岩级别，确定合理的开挖方法。

3．技术要求
3.1开挖轮廓控制
隧道开挖轮廓线应以衬砌设计轮廓线为基准，考虑围岩变形量、施工误差和测量贯通误差等因素适当加大。

施工中应严格控制超挖和欠挖。

Ⅳ级围岩隧道允许超挖值为：拱部线性超挖15cm，最大超挖25cm；边墙线性超挖10cm；仰拱、隧底平均超挖10cm。

Ⅴ级围岩隧道允许超挖值为：拱部线性超挖10cm，最大超挖15cm；边墙线性超挖10cm；仰拱、隧底平均超挖10cm。

3.2监控量测
开挖后应按设计要求Ⅳ级围岩每10m一个断面、Ⅴ级围岩每5m一个断面，观察洞内水平相对净空变化值及拱顶下沉量，频率为每天1～2次，及时反馈量测信息，做好施工方法调整的预报以指导施工。

3.3初期支护
隧道开挖后应及时进行初期支护。

一般情况下：Ⅳ级围岩复合式加强衬砌支护参数为：喷射混凝土厚度为拱墙23cm，Ф6钢筋网片，网隔间距20×20cm，锚杆长度为3.0m，间距1.2×1.2m，拱架间距1.0～1.2m；Ⅴ级围岩复合式加强衬砌型支护参数为：喷射混凝土厚度为拱墙25cm，Ф8钢筋网片，网隔间距20×20cm，锚杆长度为3.5m，间距1.0×1.2m，拱架间距0.6～0.8m；
Ⅴb型复合式衬砌型支护参数为：喷射混凝土厚度为拱墙27cm，Ф8钢筋网片，网隔间距20×20cm，锚杆长度为4m，间距1.0×1.2m，拱架间距0.6m。

在分台阶开挖时，应在初期支护喷射混凝土强度达到设计强度等级的70%及以上时进行下一部分的开挖。

隧道通过软弱性围岩时，应合理的缩短进尺，支护应紧跟开挖，尽快封闭形成整体以对围岩施加约束。

4．施工程序与工艺流程
4.1施工程序
4.1.1台阶法
Ⅳ级围岩台阶法施工时先开挖上台阶，上台阶长度3～10m、高度一般在4～5m，每循环进尺不大于2榀拱架，待开挖3～10m 后再同时开挖下台阶，下台阶每循环进尺不大于2榀拱架，形成上、下台阶同时并进的施工方法。

开挖后及时施作仰拱初期支护后，及时施作仰拱，仰拱开挖长度不得大于3m，确保围岩封闭位置距离掌子面不大于35m，以保证及时封闭成环。

二次衬砌在初期支护变形稳定前施工，施工时底模拆模时的混凝土强度达到设计强度的100%，在初期支护变形稳定后施工的，底模拆模时的混凝土强度应达到8MPa。

仰拱填充和底板混凝土达到5MPa后允许行人通过，达到设计的强度的100%后允许车辆通行。

二衬距离掌子面不大于90m。

围岩整体性较差时，上台阶使用钢架时，下台阶开挖应两侧交错进行，并及时施作防止拱架下沉变形的锁脚锚杆的措施。

下台阶施作时，避免上台阶拱脚钢架基底同时悬空。

4.1.2三台阶七步法施工
Ⅴ级围岩三台阶七步法施工应在上一循环的超前支护防护完成后，先开挖上台阶弧形导坑，预留核心土长度宜为3～5m，宽度宜为隧道开挖宽度的1/3～1/2（开挖循环进尺上台宜为一榀钢架间距），待开挖3～5m后同时开挖中台阶断面，待中台阶开挖10～15m后同时开挖下台阶断面（中下台开挖宜为2榀钢架间距，
左右两侧开挖错开2～3m），上中下台阶锁脚锚管和系统锚杆按设计图纸上施工。

下台阶开挖支护完成后分层开挖中部核心土和仰拱，仰拱开挖长度不得大于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，仰拱分段长度宜为不大于5m。

且确保围岩封闭位置距离掌子面不大于35m，以保证及时封闭成环。

二次衬砌在初期支护变形稳定前施工，施工时底模拆模时的混凝土强度达到设计强度的100%，在初期支护变形稳定后施工的，底模拆模时的混凝土强度应达到8MPa。

仰拱填充和底板混凝土达到5MPa后允许行人通过，达到设计的强度的100%后允许车辆通行。

二衬距离掌子面不大于70m。

4.1.3三台阶法
Ⅴ级围岩三台阶法施工应在上一循环的超前支护防护完成后，将隧道分成三部分开挖，施工时先开挖上台阶（每循环进尺上台宜为一榀钢架间距），待开挖3～5m后再同时开挖中台阶，待开挖10～15m后再同时开挖下台阶（中下台开挖宜为2榀钢架间距，左右两侧错开开挖），形成上、中、下三台阶同时并进的施工。

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，仰拱分段长度宜为不大于5m。

且确保围岩封闭位置距离掌子面不大于35m，以保证及时封闭成环。

二衬距离掌子面不大于70m。

以上开挖主要以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破，各分步平行作业，平行施作初期支护，各分部初期支护应衔接紧密，及时封闭成环。

施工过程中应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。

在洞内设置防排水系统，防止地下水浸泡拱墙基础。

4.2工艺流程
台阶法施工准备
（含超前地质预报）
爆破设计
试验验证
上下台阶测量放线
测量放线上台阶钻眼下台阶钻眼装药爆破
初喷后出渣
上端面检查和爆破效果评价下端面检查和爆破效果评价
良好
上断面支护下端面支护
良好
下一循环
信
息
反
馈否
否
三台阶七步法
施工准备
超前地质预报、测量
分部钻爆设计（需要时）
拱部超前支护
上部弧形导坑开挖两侧错位开挖中台两侧错位开挖下台
地质素描、轮廓检查地质素描、轮廓检查地质素描、轮廓检查
初期支护初期支护初期支护
仰拱开挖、初期支护，仰拱、侧壁、拱部初期支护闭合成环
判定围岩稳定性变形超过规范要求
下一循环开挖、支护调整开挖及支护参数
施作钢筋混凝土仰拱，填充混凝土
施作复合衬砌
结束
三台阶法
施工准备
超前地质预报、测量
分部钻爆设计（需要时）
拱部超前支护
上部开挖两侧错位开挖中台两侧错位开挖下台
地质素描、轮廓检查地质素描、轮廓检查地质素描、轮廓检查
初期支护初期支护初期支护
仰拱开挖、初期支护，仰拱、侧壁、拱部初期支护闭合成环
判定围岩稳定性变形超过规范要求
下一循环开挖、支护调整开挖及支护参数
施作钢筋混凝土仰拱，填充混凝土
施作复合衬砌
结束
5．施工要求
5.1施工准备
5.1.1、施工用电、用水、通风等必须安装就位，隧道施工区
域内有充足的照明设施，满足开挖的需要条件。

储备每循环开挖时所要使用的成品钢架的数量、小导管、钢筋等支护材料。

5.1.2、出渣时有装载机装渣，运送出去。

工作面要保证光线明亮，便于司机也保证出渣机械处于良好的状态，不允许工作面处于昏暗时施工，施工时装运能力要大于开挖能力，运输道路平整通畅，仰拱和下台开挖处用栈桥连接，如果在富水地区时洞内排水设施准备齐全，洞内顺坡时利用排水沟排出洞外，反坡时要利用多级接力排水，排出洞外，排水量大于渗水量的能力。

防火设施、安全警示和标识要齐全。

5.2施工工艺
5.2.1台阶法
5.2.1.1开挖①部：施作①部台阶周边的初期支护，即初喷4cm 厚混凝土，铺设钢筋网；钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

5.2.1.2在滞后①部一段距离后，开挖②部；台阶周边部分初喷4cm后混凝土；钻设径向系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

5.2.1.3在滞后于②部一段距离后。

开挖③部。

5.2.1.4灌筑Ⅳ部仰拱与边墙基础。

仰拱要求整幅灌筑。

5.2.1.5待仰拱砼初凝后灌筑仰拱填充Ⅴ部至设计高度。

5.2.1.6清理好初期支护基面，初期支护与二次衬砌之间拱墙铺设防水板加土工布。

二次衬砌背后设环、纵向透水盲管。

根据监控量测结果分析，待围岩和初期支护变形基本稳定后利用衬砌模板台车一次性灌筑Ⅵ部衬砌（拱墙衬砌一次施作），并于拱顶预埋注浆管。

5.2.1.7待混凝土达到设计强度后，进行充填注浆。

5.2.2三台阶七步法
5.2.2.1、在上一循环的超前支护防护下，开挖①部——施作①部周边的初期支护：初喷混凝土4cm，铺钢筋网，架立钢架（设锁脚钢管），钻设径向锚杆，复喷混凝土至设计厚度。

3
12
Ⅴ
Ⅵ
Ⅵ
Ⅵ
ⅥⅣ
5.2.2.2、左右侧中台阶开挖：在滞后于①一段距离后开挖②、③部（左、右侧台阶错开2～3m）——施作②、③部初期支护：初喷混凝土4cm，铺钢筋网，架立钢架（设锁脚锚杆），钻设径向锚杆，复喷混凝土至设计厚度。

5.2.2.3、左、右侧下台阶开挖：在滞后于②、③部一段距离后，开挖④、⑤部（左、右侧台阶错开2～3m）——施作④、⑤部边墙初期支护：初喷混凝土4cm，铺钢筋网，架立钢架（设锁脚锚杆），钻设径向锚杆，复喷混凝土至设计厚度。

5.2.2.4、上、中、下台阶预留核心土：开挖⑥-1、⑥-2、⑥-3部——各台阶分别开挖预留核心土开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。

5.2.2.5、隧底开挖：开挖⑦部——及时施作⑦部仰拱初期支护，即初喷混凝土，安装仰拱钢架，复喷混凝土至设计厚度，使初期支护及时闭合成环。

5.2.2.6、灌筑Ⅷ部仰拱与边墙基础，待仰拱混凝土初凝后，灌筑仰拱填充Ⅸ部至设计高度。

5.2.2.7、根据监控量测分析，确定二次衬砌施作时机，铺设环纵向透水盲管、防水板和土工布，利用衬砌台车一次性灌筑Ⅹ部拱墙衬砌。

Ⅹ
1
2 3
45
7
Ⅷ
11
6 -16 -26 -3
Ⅸ
5.2.3三台阶法
5.2.3.1在上一循环的超前支护防护下，开挖①部——施作①部周边的初期支护：初喷混凝土4cm，铺钢筋网，架立钢架（设锁脚钢管），钻设径向锚杆，复喷混凝土至设计厚度。

5.2.3.2、开挖②-1部——施作②-1部初期支护：初喷混凝土4cm，铺钢筋网，架立钢架（设锁脚锚杆），钻设径向锚杆，复喷混凝土至设计厚度。

5.2.3.3、开挖②-2部施工工序同②-1部施工工序。

5.2.3.4、开挖③-1部——施作③-1部边墙初期支护：初喷混凝土4cm，铺钢筋网，架立钢架（设锁脚锚杆），钻设径向锚杆，复喷混凝土至设计厚度。

5.2.3.5、开挖③-2部施工工序同开挖③-1部施工工序。

5.2.3.6、开挖④部——施作④部仰拱初期支护：初喷混凝土，架立钢架，复喷混凝土至设计厚度。

5.2.3.7、灌筑Ⅷ部仰拱与边墙基础，待仰拱混凝土初凝后，灌筑仰拱填充Ⅸ部至设计高度。

5.2.3.8、根据监控量测分析，确定二次衬砌施作时机，铺设环、纵向透水盲管、防水板和土工布——利用衬砌台车一次性灌
筑Ⅶ部拱墙衬砌。

ⅩⅢ
ⅤⅣ
Ⅵ
12 -1 2 -23 -1
3 -24
ⅧⅦ
I
Ⅱ
Ⅸ
6．劳动组织
6.1劳动力组织方式：采用架子队组织模式。

人员配备表
负责人1人
技术主管1人
技术员1~2人
专兼职安全员1人
工班长2~3人
质检1人
机械工、普工、司机、开挖人员、
50～60人
二次衬砌人员
7．材料要求
水泥
喷射混凝土应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不小于42.5MPa，有特殊要求时应使用相应的特种水泥。

砂、石
粗骨料应采用坚硬耐久的碎石或卵石（斗石），或两者混和物，严禁选用具有潜在碱活性骨料。

当使用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石料。

喷射混凝土中的石子最大粒径不宜大于15mm，骨料级配宜采用连续级配。

按重量计含泥量不应大于1%，泥块含量不应大于0.25%。

细骨料应采用坚硬、耐久的中砂或粗砂，细度模数应大于2.5。

砂中小于0.075mm的颗粒不应大于20%。

含泥量不应大于3%，泥块含量不应大于0.5%。

外加剂
应对混凝土的后期强度无影响损失；对混凝土和钢材无腐蚀作用；吸湿性差，易于保存；不污染环境，对人体无害。

采用低碱或无碱外加剂。

在使用外加剂前，应做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，严格控制掺量；水泥净浆初凝时间不应大于5min，终凝时间不应大于10min。

水
水质应符合工程用水的有关标准，水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。

不应使用污水、pH值小于4.5的酸性水、硫酸盐含量按SO42-计超过水重1%的水。

8．设备机具配置
主要施工机械设备配置表
混凝土搅拌站1台湿喷机1台
发电机1台空压机2台
挖掘机1台装载机2台
通风机1台注浆机1台
混凝土输送泵1台混凝土罐车2~3台
自卸汽车2台风镐数台
9．质量控制及检验
9.1质量控制
9.1.1隧道施工坚持"弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测"的原则。

9.1.2钢架落底应在坚实的基础，底脚应设锁脚锚杆，钢架间应应用Ф22螺纹钢连接牢固。

9.1.3初期支护应与围岩密贴，不留空洞，超挖部分应喷填密实，否则在二次衬砌前进行打眼注浆。

9.1.4台阶长度根据施工机具条件与围岩情况确定，不大于10m，且应确保围岩封闭位置距离掌子面不大于35m，以保证及时封闭成环。

9.2质量检验
9.2.1隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求。

检验数量：每一开挖循环检查一次；
检验方法：采用仪器测量。

9.2.2隧道开挖应严格控制欠挖。

当围岩完整、石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。

拱脚和墙脚以上1m内断面严禁欠挖。

检验数量：每一开挖循环检查一次。

检验方法：采用仪器测量周边轮廓断面，绘断面图与设计断面核对；
9.2.3洞身开挖中，应在每一次开挖后及时观察、描述开挖面地层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度、出水量大小等，核对设计地质情况，判断围岩稳定性。

检验数量：每一开挖循环检查一次。

检验方法：进行工程地质观察和描述；
9.2.4光面爆破或预裂爆破钻眼前，应根据钻爆设计图准确标出炮眼位置，钻孔时应按钻爆设计要求严格控制炮眼的间距、深度和角度。

掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm。

周边眼的间距允许偏差为5cm，外插角应符合钻爆设计要求，眼底不应超出开挖轮廓线15cm。

检验数量：每一开挖循环检查全部掏槽眼和10个周边眼。

检查方法：测量。

9.2.5隧底开挖轮廓和底部高程应符合设计要求。

隧底范围石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。

检验数量：每一开挖循环检查一次。

检验方法：施工单位用仪器测量底部高程，绘断面图与设计断面核对。

9.2.6隧底开挖后应及时核对隧底地质情况。

当需要进行加固处理时，应符合设计要求。

检验数量：每处检查一次。

检验方法：进行地质描述。

9.2.7光面爆破或预裂爆破的炮眼痕迹保存率，硬岩不应小于80%，中硬岩不应小于60%，并在开挖轮廓面上均匀分布。

检验数量：每一开挖循环检查一次。

检验方法：对照钻爆设计资料，观察、计数检验炮眼痕迹保存率。

10．安全及环保要求
10.1安全要求
10.1.1加强对技术及施工人员的培训，提高全体参建人员的安全、质量意识。

10.1.2坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则组织施工。

10.1.3每循环进行测量放样，严格控制超欠挖。

定期对测量控制点进行检查、复核，避免由于隧底下沉、上鼓、不均匀变形及人工或机械碰撞等原因对控制点的损害。

10.1.4开挖后应按设计要求的量测项目及频率进行围岩量测，及时反馈量测信息。

10.1.5隧道开挖中，应在每次开挖后及时观察、描述围岩裂隙结构状况、岩体软硬程度、出水量大小，核对设计情况，判断围岩的稳定性。

10.2环保要求
10.2.1弃碴时要由专人指挥、堆放整齐、边坡平整，弃碴场需设置挡墙。

施工过程中杜绝随意倾倒弃碴和弃土。

施工完毕后，对弃碴场及时平整，并做好绿化、防护，避免水土流失。

弃碴场必须先挡后弃，工程结束后对弃碴场进行平整，地面做必要的防护，将存放的熟土回填弃碴场顶部，植草复垦。

对隧道工程开挖的弃碴，除能利用的外均在弃碴场内堆放，不得随意向河流和设计范围以外的场地堆弃。

10.2.2应以隧道为单位，分别进行污水处理，根据隧道的长短不同、地质不同、地面高程不同等分别制定有关措施，以保证达标排放。