隧道安全管理经验交流材料(三台阶七步开挖法)1

施工安全控制要点
⑵ 三台阶七步开挖法施工应做好工序衔接。工 序安排应紧凑，尽量减少围岩暴露时间，避 免因长时间暴露引起围岩失稳。
1.初期支护应及时封闭成环，全断面初期支护闭合 时间宜控制在15d左右； 2.仰拱应超前施作，仰拱距上台阶开挖工作面宜控 制在30～40m。铺设防水板、二次衬砌等后续工作应 及时进行。 3.二次衬砌距仰拱宜保持2倍以上衬砌循环作业长度， 但不得大于50m。
1 2 4
6-1 6-2 6-3 7
6 2 3 6
H
h2
2～3m 2～3m
4
5
6
h3
栈桥 7
4m～6m
2～3m 2～3m
初期支护 注： 1、上台阶开挖高度不小于上台阶开挖跨度的0.3倍， 一般为3.0～4.0m。 2、中、下台阶开挖高度为隧道总开挖高度(不含仰拱) 减去上台阶开挖高度后平均分配，一般为3.0～3.5m。 3、上台阶核心土长度(隧道纵向)3.0～5.0m,高度1.5 ～2.5m,宽度为上台阶开挖跨度的1/3～1/2。 1 3
施工工艺流程
测量放样 超前支护 上部弧形导坑开挖，施作初期支护
否 断面检查 满足 左右错开开挖中台阶，施作初期支护 围岩稳定性评判、 修正支护参数
左右错开开挖下台阶，施作初期支护
开挖上、中、下台阶预留核心土
分段开挖隧底，施做初期支护
施作仰拱
施作仰拱填充
施工步骤图
1
h1
1 1 3 5 核心土
3m～5m
施作系统锚杆
⑴ 初喷后及时施做系统 锚杆，锚杆必须设置垫板。 ⑵ 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。 ⑶ 黄土隧道系统锚杆按 设计要求选用。

安装钢筋网、钢架
⑴ 钢筋网随受喷面起伏 铺设，保护层厚度不小 于4cm。 ⑵ 软弱围岩钢架应架设 在坚实基面上，严禁拱 （墙）脚悬空或采用虚 碴回填。

喷射砼作业
⑴ 二次复喷混凝土应分 层喷射，每层厚度宜为 5～6cm。 ⑵ 喷射表面应平顺、无 空鼓、裂缝等 。

锁脚锚杆（管）施工


（1）在钢架拱脚以30cm高 度处，紧贴钢架两侧边沿按 下倾角30°打设锁脚锚杆 （管）。 （2） 锁脚锚杆（管）加工 成“L”型。 （3）锁脚锚杆（管）应与 钢架焊接牢固，增强拱（墙） 脚承载力，控制变形。
600
粗圆砾土:安山岩、砂岩和砂岩质卵 砾石占50～70%,其余为黄土和砂砾 填充，属Ⅳ级软石
安山岩夹砂泥页岩
粗圆砾土
Q2黏质黄土
工程特点
隧道洞身穿过多种不同地质情况的围岩，施工中 工序转换多； 隧道开挖断面大小差别较大，Ⅴ级黄土加强段为 163.53m2，Ⅱ级岩石段为127.56m2，需采取各种 不同的施工方法进行施工； 工程合同工期为34.5个月(2005.9.25~2008.8.5), 实际开工日期为2006.2.5，除去衬砌、水沟电缆 槽、无碴轨道基础三个月施工期，实际工期只有 30个月，按设计施工方法满足不了铁道部工期要 求，施工中寻求快速掘进的施工方法是当务之急。
施工安全控制要点
⑼ 完善洞内临时防排水系统，严禁积水浸泡 拱（墙）脚及在施工现场漫流，防止基底承 载力降低。当地层含水量大时，在上台阶开 挖工作面附近开挖横向水沟，将水引至隧道 两侧排水沟排出洞外。反坡施工时，设置集 水坑将水集中抽排。 ⑽ 确保隧道施工的洞内通风，保证作业环境 符合职业健康及安全标准。
5
仰拱
6-1
6-2
6-3
7
仰拱填充
1
2
4
3m～5m
2～3m 2～3m 2～3m 2～3m 30～40m
15～25m
4m～6m
开挖步序图
施工步骤
第1步
黄土隧道 ⑴ 预留核心土，环向开挖上 部弧形导坑，上台阶开挖矢 跨比必须大于0.3（f/ L>0.3） ⑵ 开挖进尺应根据初期支护 钢架间距确定，隧道周边部 位预留30cm人工开挖，其 余部位采用机械开挖。 ⑶ 核心土长度控制在3～5m， 宽度为隧道开挖宽度的 1/3～1/2。
施工步骤
第6步：上、中、下台阶 开挖预留的核心土。 ⑴ 开挖进尺应同隧道开挖 进尺一致，最大不得超 过1.5m。 ⑵ 便于机械、人工作业方 便，提供作业平台。
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施工步骤
第7步，隧底开挖 ⑴ 每循环开挖长度控制在 2～3m以内，完成两个 隧底开挖、支护后及时 施做仰拱，仰拱分段长 度宜为4～6m。 ⑵ 仰拱采用栈桥施工，满 足平行作业要求。
施工步骤
第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3～3.5m，左、右 侧台阶错开2～3m，开挖后立 即初喷3～5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。

地形地貌

集团公司管段内的隧道所在区域大多为低山丘陵及 黄土台源地貌，张茅隧道进口端 DK218+630～DK222+300段属于低山丘陵地貌，地形 较陡，地面高程630～860m，相对高差200m以上。 出口端 DK222+300～DK227+080段为黄土台源地貌， 黄土冲沟发育，多呈“V”字型，地形切割冲刷严重， 地面高程640～740m，相对高差约100m。
三台阶七步开挖法
三台阶七步开挖法施工图
“三台阶七步开挖法”
采用三层短台阶，分 步平行开挖，分步平行施作拱墙初期支护， 仰拱超前施做,及时闭合构成稳固的初期支护 体系。以保护围岩的天然承载力，减少对围 岩的扰动。经量测监控信息化反馈指导施工， 及时调整支护参数和混凝土衬砌施工时间， 适用于不同跨度、多种断面形式及地质结构 复杂多变的隧道施工中。
施工安全控制要点
⑶ 在满足作业空间和台阶稳定的前提下，尽量 缩短台阶长度，核心土长度应控制在3～5m， 宽度为隧道开挖宽度的1/3～1/2。 ⑷ 三台阶七步开挖法施工应严格控制开挖长度， 根据隧道围岩地质情况，合理确定循环进尺， 张茅隧道土质地段每次开挖长度不超过1.0m； 开挖后立即初喷3～5cm混凝土，以减少围岩 暴露时间。
施工步骤
岩石隧道 ⑴机械辅以人工开挖，最 大进尺不得超过1.5m， 严格控制超欠挖。 ⑵采用弱爆破时，严格控 制装药量，减少围岩扰 动。
施工步骤
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3～ 3.5m，左、右侧台阶错开 2～3m，开挖后立即初喷 3～5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。
安全管理经验交流材料
---郑西客专指挥部
二○○八年元月
隧道三台阶 七步开挖法施工技术
工程概况
我集团公司承建的郑西客运专线工程所承担的隧道 施工主要工程量为隧道18座28.1km；其中列为铁道 部重点工程的有：张茅隧道8483m、金银山隧道 4004m、交口隧道4012m，下面谨以张茅隧道为例就 隧道三台阶七步流水法施工的做法向各位领导做一 简要汇报。 重点工程项目第一标段张茅隧道位于河南省陕县境 内，起讫里程DK218+207～DK227+090，隧道全长 8483m。隧道分别于DK223+200、DK225+560、 DK224+747线路前进方向右侧设置三个斜井，一号、 二号斜井与线路平面夹角45度，三号斜井与线路平 面夹角42.57度，一号斜井长246米，二号斜井长413 米，三号斜井长108米。
4
地表沉降
水准测量的方法，水准仪
1mm
注：H0—隧道埋深；b—隧道最大开挖宽度。
监控量测净空变化测点布置
A 拱顶观测点
B
C D
隧 道 量测基线 中 心 线
B'
C' D'
净空变化量测测点布置和初读数的读取 应符合下列规定

上部弧形导坑开挖并施作拱部初期支护后，布设拱顶下沉测 点A和第一条净空量测基线B—B’，在3～6h内取得初读数； 中台阶开挖并施作上部边墙初期支护后，布设第二条净空量 测基线C—C’，在3～6h内取得初读数； 下台阶开挖并施作下部边墙初期支护后，布设第三条净空量 测基线D—D’，在3～6h内取得初读数； 其它量测项目在开挖后12h内取得初读数，最迟不得超过 24h，且在下一循环开挖前完成； 拱（墙）脚净空变化、拱顶、地表观测点布设在同一断面， 便于分析、比较。
注： 1、B—隧道开挖跨度。 2、当按照“位移速度”和“量测断面距开挖面距离”选择量测频率出现较大差异时，宜取量测频率较高的 实施。
拱顶下沉量测
围岩水平收敛量测
施工安全控制要点
⑴ 隧道进洞前，及时做好洞顶及洞口防排水 系统。洞顶及洞口排水沟采用铺砌，用砂浆 抹面，防止地表水及施工用水下渗，影响结 构安全。
超前支护
（1） 黄土隧道严格按设计 要求施作超前支护，超前小 导管沿线路纵坡布置于钢架 外缘。 （2）软弱破碎岩石隧道严格 按设计要求施作超前支护， 超前小导管沿线路纵坡布置 于钢架外缘。 （3）严格按注浆工艺加固地 层，保证隧道开挖在超前支 护的保护下施工。
初期支护
初喷砼封闭掌子面

软弱围岩各步序开挖后 应立即初喷3～5cm厚 混凝土封闭，避免围岩 长时间暴露而导致失稳。
仰拱初支施工
⑴ 隧底开挖后，及时清 除虚碴、杂物、泥浆、 积水，初喷3～5cm厚 混凝土封闭岩面。 ⑵ 按照设计要求安装仰 拱钢架，喷射混凝土至 设计厚度，使初期支护 及时闭合成环。

监控量测
隧道监控量测工作紧跟开挖、支护作业进行
布点和监测，量测数据运用工程类比法及时 分析反馈，必要时根据分析结果及时调整支 护参数，以保证施工安全。 量测项目可分为必测项目和选测项目，选测 项目可结合工程实际情况，按照《铁路隧道 监控量测技术规程》的规定选取。
施工安全控制要点
⑸ 严格按设计要求施作超前支护，控制好超前 支护外插角，严格按注浆工艺加固地层，保 证隧道开挖在超前支护的保护下施工。 ⑹ 隧道周边部位预留30cm人工开挖，其余部 位采用机械开挖，中、下台阶左、右侧开挖 应错开，严禁对开，左右侧错开距离宜为 2～3m。
施工安全控制要点
⑺ 钢架严格按设计及规范要求加工制作和架 设。钢架应架设在坚实基面上，并加垫槽钢， 严禁拱（墙）脚悬空或采用虚土回填。钢架 应与锁脚锚杆焊接牢固。 ⑻ 隧道超挖部位必须回填密实，严禁初期支 护背后存在空洞。必要时初期支护背后应进 行充填注浆，保证初期支护与围岩密贴。
监控量测必测项目
序 号 1 2 3 监测项目 洞内、外观察 初期支护拱（墙）脚净 空变化 初期支护拱顶下沉 测量方法和仪表 现场观察，地质罗盘仪 采用非接触无尺量测法， 全站仪 采用非接触无尺量测法， 全站仪 0.1mm 0.1mm 浅埋隧道 （H0≤2b）、洞 口段、下穿高速 公路（建筑物） 段必测 测量 精度 备注



监控量测频率
各测点取得初读数据后，应按照位移速度 和量测断面距开挖面距离选择量测频率,当 出现异常情况时，应加大量测频率。
量测频率
位移速度 位移速度（mm/d） ≥5 1～5 0.5～1 0.2～0.5 ＜0.2 量测频率 2次/d 1次/d 1次/2～3d 1次/3d 1次/7d 距开挖面距离 量测断面距开挖面距离（m） （0～1）B （1～2）B （2～5）B ＞5B 量测频率 2次/d 1次/d 1次/2～3d 1次/7d
张茅隧道纵断面示意图
进口基岩为安山岩 夹砂泥页岩和灰岩 DK223+370附近发育 一断层，破碎带宽度 约50m。 出口段黄土、粗 圆砾土；
工程及水文地质
里 程 DK218+607～ DK223+900 DK223+900～ DK226+490 DK226+490～ DK227+090 长度 （m） 5293 2590 地 质 状 况 安山岩夹砂、泥页岩，节理裂隙较发 育，属Ⅳ级软石、Ⅴ级次坚石 Q2黏质黄土夹古土壤层，垂直节理 发育，属Ⅲ级硬土

施工情况
施工情况
张茅隧道进、出口及1、2、3号斜井正洞软弱
围岩和黄土段采用“七步平行流水作业法”开 挖日进尺：1.5～2.0m/d，月进度：45～60m/ 月。截止2008年1月16日，进口段完成掘进 2408m；1号斜井完成正洞掘进3367m；2号斜井 完成正洞上导掘进1185m；3号斜井完成正洞上 导掘进541m；出口段完成上导掘进1000m；施 工进展顺利。